Явление полного отражения

Рассмотрим переход светового луча из среды с большим показателем преломления п₁ (оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления п₂ (оптически менее плотную) (n ₂ < n ₁ или n ₂₁ < 1). Из закона преломления следует, что b > a или sinb > sina, т. е. угол преломления b больше угла падения .

С увеличением угла падения увеличивается угол преломления b до тех пор, пока при некотором угле падения a = a_пр синус угла преломления (b=p/2) станет равным единице, т. е. преломленный луч (рис. 1.2.1, луч 2) скользит по поверхности раздела двух сред. Угол a_пр, называется предельным углом падения. Тогда имеем

или . (1.2.1)

По мере приближения угла падения к предельному углу, интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного — растет. При углах падения в пределах от a_пр до p/2 (a > a_пр) луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду, причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы. При угле падения a > a_пр свет полностью отражается от границы раздела, т. е. возникает явление полного отражения света, которое часто называют полным внутренним отражением.

Если второй средой является воздух или вакуум, для которого n ₂ = 1, то

. (1.2.2)

Явление полного отражения света можно наблюдать только при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду, при условии, что угол падения a луча больше предельного угла a_пр.

Явление полного внутреннего отражения используется в очень распространённых в настоящее время волоконно-оптических линиях связи, в световодах, представляющих собой тонкие, произвольным образом изогнутые нити (волокна) из оптически прозрачного материала. Из световодов изготовляются гибкие зонды, используемые в медицине, с помощью которых свет можно передавать по любой траектории. Они позволяют видеть и диагностировать внутренние органы человека, например, внутренность желудка и т. п.

Дата добавления: 2015-06-04