Reflexia verzus totálna vnútorná reflexia
Odraz a úplný vnútorný odraz sú veľmi dôležité fyzikálne vlastnosti vĺn. Vo všeobecnosti, keď vlna narazí na objekt, výsledná zmena smeru vlny sa nazýva odraz. Najdôležitejším a najznámejším faktom o odraze je schopnosť vidieť predmety, keď sa svetelné lúče odrážajú od objektu do oka. V skutočnosti sa celkový vnútorný odraz väčšinou diskutuje pod odrazom svetla. Existuje mnoho technických využití odrazu vĺn a úplného vnútorného odrazu, ako je napríklad ultra zvuková technológia a sonarová technológia a vláknová optika. Keďže ide o širokú oblasť vlnovej mechaniky, v tejto diskusii budeme diskutovať hlavne o odraze a totálnom vnútornom odraze svetla a zákonoch odrazu svetla.
Reflection
Ako už bolo spomenuté, výsledná zmena smeru vlny pri náraze na akúkoľvek prekážku sa nazýva odraz. Keď sa to vzťahuje na svetelné lúče, odraz nastáva pri dopade svetla na lesklé leštené povrchy (reflexné médiá). Odraz podlieha dvom jednoduchým geometrickým pravidlám; dopadajúci lúč, normálový a odrazený lúč ležia v rovnakej rovine a uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu. Tu je dopadajúci lúč definovaný ako lúč približujúci sa k povrchu. Bod dopadu je miesto, kde dopadajúci lúč dopadne na povrch. Normála je čiara vedená kolmo na povrch v bode dopadu. Odrazený lúč je časť dopadajúceho lúča, ktorá opúšťa povrch v mieste dopadu. Existujú dva druhy odrazov svetla, ktoré sa nazývajú zrkadlový odraz a difúzny odraz. Zrkadlový odraz nastane, keď rovnobežné lúče dopadu dopadnú na hladký povrch odrážajúci sa rovnobežne, a difúzny odraz nastane, keď paralelne dopadajúce lúče dopadnú na drsný povrch, ktorý sa odráža nepravidelne do všetkých smerov v dôsledku nerovných rovín na povrchu.
Celkový vnútorný odraz
Len vtedy, keď svetelné lúče prechádzajú cez hustejšie médium do ľahšieho média, alebo inými slovami, cez médium s vysokým indexom lomu (n1) do média s nízkym indexom lomu (n2) (n1 > n2) a uhol dopadu je väčší ako kritický uhol, výsledkom je úplný odraz dopadajúceho lúča bez prechodu do ľahšieho média. Kritický uhol je tu definovaný ako uhol dopadu, ktorý tvorí uhol lomu 90 stupňov. Tento koncept sa používa vo vláknovej optike na získanie informácií v krátkom čase a na získanie žiarivo iskrivých diamantov, ktoré sú rezané, aby sa tento jav využil.
Aký je rozdiel medzi reflexiou a úplnou vnútornou reflexiou?
· Odraz a úplný vnútorný odraz sú fyzikálne vlastnosti vĺn. Odraz sa vyskytuje vo všetkých druhoch vĺn, ale k úplnému vnútornému odrazu dochádza iba pri svetelných lúčoch.
· Úplný vnútorný odraz nastáva, keď svetlo prechádza cez hustejšie médium do ľahšieho média. Ale na zamyslenie nie je potrebné zvážiť žiadne takéto obmedzenie.
· Pri odraze vlny dochádza k odrazu aj lomu (pri prechode cez druhé médium). Ale pri úplnom vnútornom odraze sa vyskytuje iba odrazový lúč.
· Pri úplnom vnútornom odraze je energia dopadajúceho a odrazeného lúča rovnaká. V odraze však nie.
