Полное внутренееотражение

При прохождении светового луча из одной оптической среды в другую с меньшим показателем преломления ( n₂¢ n₁ ) преломленный луч удаляется от нормали и |е'|>|е|. С увеличением абсолютного значения угла падения e увеличивается и угол преломления е' (рис. 14). При каком-то значении угла падения е_m, когда угол преломления е' станет равным 90°, луч перестанет выходить в другую среду и будет распространяться вдоль поверхности раздела сред. Дальнейшее увеличение угла падения приведет к тому, что световой луч начнет отражаться от поверхности раздела сред по закону отражения. Это явление называется полным внутренним отражением. (11, с.12.)

Предельный максимальный угол падения е_m, которому соответствует угол преломления е', равный 90°, и начиная с которого происходит явление полного внутреннего отражения, называется предельным углом полного внутреннего отражения.

Поскольку е'=90°, значение угла е_m определяется из выражения

Sin e_m = n₂ / n₁

Итак, световые лучи, проходящие из оптической среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления, на границе раздела этих сред при углах падения свыше e_mпретерпевают полное внутреннее отражение.

Предельный угол полного внутреннего отражения составляет: для оптического стекла 42 - 36°; для воды 48°; для алмаза 24-30°.

Явление полного внутреннего отражения широко используется в некоторых видах оптических деталей, например освещение штрихов сеток, действие световодов и ряда отражательных призм (рис. 15).

Лучи света от источника проходят через торец стеклянной сетки (рис. 15, а), многократно отразившись от ее поверхностей, попадают на штрих и выходят наружу. При ночных наблюдениях видны светящиеся штрихи на темном фоне сетки.

В световоде свет направляется внутрь через прозрачный торец световедущего волокна (рис. 15, б), а выходит через другой торец, многократно отразившись от его стенок, так как у оболочки показатель преломления n_l больше показателя преломления жилы п₂.

В призмах Дове и АР-90⁰ (рис. 15, в, г) световые лучи, падающие на отражающую грань под углами, большими е_т, отражаются ею на последующую грань, в связи с чем не требуется наносить зеркальные покрытия на грани.

Полным внутренним отражением объясняется блеск капель росы, светящиеся фонтаны, сияние бриллиантов и ряд других явлений.