Całkowite wewnętrzne odbicie

Całkowite wewnętrzne odbicie w bloku pleksi

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.

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 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:

${\sin\alpha \over \sin\beta}={n_2 \over n_1}$

jeśli $\beta =90^\circ$, to $\sin\beta=1$ ,

dlatego wartość kąta granicznego, $\alpha_{gr}\,$:

$\alpha_{gr}=\arcsin \left( {n_2 \over n_1} \right)$.

Zjawisko to jest wykorzystywane w pryzmatach oraz światłowodach. Jest także przyczyną powstawania refleksów w oszlifowanym diamencie.

Całkowite wewnętrzne odbicie