Odbicie a całkowite wewnętrzne odbicie
Odbicie i całkowite wewnętrzne odbicie to bardzo ważne właściwości fizyczne fal. Ogólnie rzecz biorąc, kiedy fala uderza w obiekt, wynikająca z tego zmiana kierunku fali nazywana jest odbiciem. Najważniejszym i najbardziej znanym faktem dotyczącym odbicia jest zdolność widzenia obiektów, gdy promienie światła odbijają się od obiektu do oka. W rzeczywistości całkowite wewnętrzne odbicie jest głównie omawiane pod kątem odbicia światła. Istnieje wiele technicznych zastosowań odbicia fal i całkowitego wewnętrznego odbicia, takich jak odpowiednio technologia ultradźwięków i technologia sonaru oraz światłowody. Ponieważ jest to szeroki obszar mechaniki fal, w tej dyskusji omówimy pokrótce głównie odbicie i całkowite wewnętrzne odbicie światła oraz prawa odbicia światła.
Odbicie
Jak wspomniano, wynikająca z tego zmiana kierunku fali uderzającej w jakąkolwiek przeszkodę nazywana jest odbiciem. W przypadku promieni świetlnych odbicie następuje, gdy światło pada na błyszczące, wypolerowane powierzchnie (nośniki odblaskowe). Odbicie podlega dwóm prostym regułom geometrycznym; promień padający, promień normalny i promień odbity leżą na tej samej płaszczyźnie, a kąt padania jest równy kątowi odbicia. W tym przypadku promień padający jest definiowany jako promień zbliżający się do powierzchni. Miejsce zdarzenia to miejsce, w którym padający promień uderza w powierzchnię. Normalna to linia narysowana prostopadle do powierzchni w punkcie padania. Promień odbity to część promienia padającego, która opuszcza powierzchnię w punkcie padania. Istnieją dwa rodzaje odbić światła, zwane odbiciami zwierciadlanymi i odbiciami rozproszonymi. Odbicie zwierciadlane występuje, gdy równoległe promienie padania padają na gładką powierzchnię, odbijając równolegle, a odbicie rozproszone występuje, gdy równoległe promienie padające na szorstką powierzchnię odbijają się nieregularnie we wszystkich kierunkach z powodu nierównych płaszczyzn na powierzchni.
Całkowite wewnętrzne odbicie
Wtedy i tylko wtedy, gdy promienie światła przechodzą przez gęstszy ośrodek do lżejszego ośrodka, czyli innymi słowy, przez ośrodek o wysokim współczynniku załamania światła (n1) do niskiego współczynnika załamania światła (n2) średni (n1> n2) i kąt padania jest większy niż kąt krytyczny, powoduje całkowite odbicie padającego promienia bez przechodzenia do lżejszego ośrodka. Tutaj kąt krytyczny definiuje się jako kąt padania, który tworzy kąt załamania 90 stopni. Koncepcja ta jest stosowana w światłowodach w celu dotarcia do informacji w krótkim czasie i uzyskania jasnych, błyszczących diamentów, które są wycinane w celu wykorzystania tego zjawiska.
Jaka jest różnica między odbiciem a całkowitym wewnętrznym odbiciem?
· Odbicie i całkowite wewnętrzne odbicie są fizycznymi właściwościami fal. Odbicie występuje we wszystkich rodzajach fal, ale całkowite wewnętrzne odbicie występuje tylko w przypadku promieni świetlnych.
· Całkowite wewnętrzne odbicie występuje, gdy światło przechodzi przez gęstszy ośrodek do lżejszego. Ale dla refleksji nie ma takiego ograniczenia do rozważenia.
· W odbiciu fali występują zarówno fale odbicia, jak i załamania (przechodzące przez drugie medium). Ale w całkowitym odbiciu wewnętrznym występuje tylko promień odbicia.
· W całkowitym odbiciu wewnętrznym energia padającego promienia i odbitego promienia są równe. Jednak w refleksji tak nie jest.
