전체 내부 반사 및 응용 프로그램

내부 반사는 종종 광선 또는 광선이 밀도가 높은 중간에서 더 밀도가 낮거나 덜 넓은 밀도가 낮은 중간으로 이동할 때 발생합니다.

그러한 현상에서 두 가지 일이 일어납니다. 입사광의 일부는 동일한 매체에 반사됩니다. 대조적으로, 다른 부분은 다른 매체로 굴절됩니다.

입사 광선에 의한 발생각이 임계 각보다 클 때, 현상은 총 내부 반사라고합니다.

예제

에 대한 총 내부 반사 설명

광선이 광학 밀도가 높은 매체에서 광학적으로 밀도가 낮은 매체로 이동하면 빔이 정상에서 구부러집니다. 이 동작은 결과적으로 굴절 각도를 입사각보다 더 많이 만듭니다.

Total Internal Reflection 에 대해 논의하기 위해 모범을 보이자 상세히. 빛의 굴절이 발생하는 두 개의 매체로 물과 공기를 고려하십시오. 물을 중간 1로하고 공기가 중간이되도록하자. 이제 우리는 임계 각도를 계산하는 방법을 살펴볼 것이다.

Snell의 법칙을 사용하여 임계 각도의 가치를 찾을 수 있습니다.

n1n2 =sin (r) sin (i)

여기서,

R은 굴절 각도이며 90 °

입니다

나는 입사각

입니다

N1은 제 1 배지 (물)의 굴절률

입니다.

N2는 두 번째 배지 (Air)의 굴절률입니다.

사인 형태의 임계 각도 공식은 다음과 같습니다.

sin () =n2n1

우리는 임계 각도의 공식 형식을 다음과 같이 정의 할 수 있습니다.

임계 각도의 사인은 제 2 배지의 굴절률의 비율과 제 1 배지의 굴절률의 비율과 같다.

전체 내부 반사가 발생하려면 빛이 아래에 언급 된 두 가지 조건을 충족해야합니다.

총체 내부 반사 의 일부 중요한 응용

다이아몬드는 환상적인 광택과 화려한 외모 때문에 유명합니다.

다이아몬드의 광채는 총 내부 반사의 현상 때문입니다. 다이아몬드에 들어가는 조명의 빔은 여러 내부 반사를 겪고 빛납니다. 다이아몬드의 컷은이 광택을 향상시키는 데 중요한 역할을합니다.

Mirage는 Total 내부 반사를 기반으로 한 착시 개념입니다 . 더운 여름에는이 광학 현상을 관찰 할 수 있습니다. 이 현상에 따르면, 지상 근처의 공기는 높은 고도보다 더 뜨거워집니다.

뜨거운 공기는 작은 굴절률이 있고 밀도가 낮지 만 냉기는 굴절률이 크고 밀도가 높습니다. 따라서 높이가 증가함에 따라 광학 밀도도 증가합니다.

광선이 더 밀도가 높은 물체를 통과하면 빛은 정상에서 멀어지고 총 내부 반사를 겪습니다.

따라서 뜨거운 화창한 날을 걷거나 운전할 때 때로는 눈으로 오는 빛이 땅에서 비롯된 것을 알게됩니다. 그것은 물 속의 키 큰 물체의 반전 이미지를 초래하고 현상은 신기루로 알려져 있습니다.

총체 내부 반사의 또 다른 중요한 응용 광섬유의 개념입니다. 이에서 빛의 빔이 클래딩에 부딪 칠 때, 총 내부 반사 발생합니다. 여기서 형성된 각도는 항상 임계 각도 이상입니다.

클래딩 물질의 굴절률은 코어 재료의 굴절률보다 낮다. 광선 빔이 광섬유의 한쪽 끝에서 특정 각도로 다른 쪽 끝으로 이동하면 총 내부 반사 가 있습니다. . 이 반사는 전체 섬유에서 발생하며 빛은 다른 쪽 끝에서 나옵니다.

이 섬유는 전기 신호를 전송하고받을 수 있습니다. 트랜스 듀서의 도움으로 이러한 전기 신호를 빛으로 변환 할 수 있습니다.

광 섬유를 사용하는 또 다른 기기는 라이트 파이프입니다. 이 기기는 의사 및 기타 의료 전문가가 인체의 내부 장기를 검사하는 데 도움이됩니다.

광선이 다른 굴절률을 갖는 하나의 매체에서 다른 매체로 이동하면 경로에서 경로를 변형 시키면이를 빛의 굴절이라고합니다.이 굴절은 두 매체의 접합점에서 발생합니다.

굴절 동안, 광선은 정상에서 멀어지면서 굴절 각도를 증가시킵니다. 특정 발생률의 각도에서, 입사 광선은 투명한 표면을 따라 똑바로지나갑니다. 이 특정 발생률은 C로 표시되는 임계 각도라고하며 항상 90 °입니다.

임계 각도가 발생각보다 적은 이벤트도 있습니다. 빛은 그러한 경우에 동일한 매체에서 전체 반사를 경험합니다. 이 현상은 총체 내부 반사로 알려져 있습니다.