Całkowite wewnętrzne odbicie

Całkowite wewnętrzne odbicie w bloku pleksi

Całkowite wewnętrzne odbicie

Całkowite wewnętrzne odbicie – zjawisko fizyczne zachodzące dla fal (najbardziej znane dla światła) i występujące na granicy ośrodków o różnych współczynnikach załamania. Polega ono na tym, że światło padające na granicę od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania pod kątem większym niż kąt graniczny, nie przechodzi do drugiego ośrodka, lecz ulega całkowitemu odbiciu. Zjawisko odkryli około 1840 roku niezależnie od siebie Jacques Babinet i Jean-Daniel Colladon.

α_gr – kąt graniczny
P – promień padający pod kątem α_gr,
Z – promień załamany pod kątem β = 90°,
N – normalna padania

Światło padające na granicę ośrodków $O_1$ i $O_2$ pod kątem mniejszym od granicznego zostaje częściowo odbite, a częściowo przechodzi do drugiego ośrodka (jest załamane). Jeżeli $n_1$ to współczynnik załamania ośrodka $O_1,$ a $n_2$ współczynnik załamania ośrodka $O_2$ i $n_1>n_2$ wtedy kąt padania $\alpha$ jest mniejszy niż kąt załamania $\beta .$ Przy pewnym kącie padania ${\alpha }_{gr},$ zwanym kątem granicznym, kąt załamania $\beta$ jest równy 90º. Dla kątów padania większych niż ${\alpha }_{gr}$ (zakreskowany zakres kątów na ilustracji) światło przestaje przechodzić przez granicę ośrodków i ulega całkowitemu odbiciu wewnętrznemu.

Na mocy prawa załamania:

$\frac{\sin \alpha }{\sin \beta }=\frac{n_2}{n_1},$

jeśli $\beta =90^{\circ },$ to $\sin \beta =1,$ dlatego wartość kąta granicznego, ${\alpha }_{gr}:$

${\alpha }_{gr}=\arcsin \left(\frac{n_2}{n_1}\right).$

Zjawisko to jest wykorzystywane w pryzmatach oraz światłowodach. Jest także przyczyną powstawania refleksów w oszlifowanym diamencie (brylancie).Szablon:Commonscat