전체 내부 반사 및 응용 프로그램

주변 표면에서 물이나 유리와 같은 매체로의 빛의 완전한 반사는 전체 내부 반사라고합니다. 입사각이 임계 각도로 알려진 특정 제한 각도를 초과하면 현상이 발생합니다. 전체 내부 반사는 더 높은 굴절 지수를 갖는 매체의 광선이 두 투명 매체 사이의 경계에서 임계 각도보다 큰 발병 각도에서 다른 매체에 접근 할 때 발생합니다. 매체가 물이고 공기 일 때의 임계 각도는 48.5o입니다. 굴절 지수는 파장 의존적이기 때문에 임계 각도 (및 총체 내부 반사 각도)는 파장에 따라 약간 다르므로 색상이 있습니다. 굴절과 반사는 임계 각도보다 적은 각도에서 다른 양으로 발생합니다.

유리 프리즘은 쌍안경, 잠망경, 망원경 및 기타 광학 장비에 사용됩니다. 유리 나 플라스틱 막대 또는 섬유에 다중 총체 반사는 길고 비틀어 진 경로를 따라 광선을 운반 할 수 있습니다.

빛의 반사

빛의 광선이 매끄러운 세련된 표면에 부딪쳐 뒤로 튀어 나오면 이것은 빛의 반사라고합니다. 입사 광선은 그것이 착륙 할 때 표면에서 반사된다고합니다. 뒤로 반등하는 광선은 반사 된 레이라고합니다. 반사 표면에 그려진 수직은 정상으로 알려져 있습니다.

반사 법

사건 광선, 반사 광선 및 정상은 평면에 놓여야합니다. 즉, 반사 표면
정상을 가진 사건 광선에 의해 만들어진 각도는 정상과 반사 된 광선에 의해 만든 각도와 같아야합니다.

빛의 굴절

한 매체에서 다른 매체로 이동하는 파도의 굽힘은 굴절이라고합니다. 두 물질의 밀도 차이는 굽힘을 유발합니다.

빛이 유리를 통과하면 속도가 느려지고 코스를 약간 이동시킵니다. 굴절 된 빛은 덜 조밀 한 고체에서 밀도가 높은 물질로 이동함에 따라 정상 선을 향해 더 많이 구부립니다. 광선은 속도의 변화에도 불구하고 수직 방향으로 장벽에 접근함에 따라 굴절되지 않습니다.

총 내부 반사 :

물에서 공중으로 이동하는 빛의 광선을 고려해 봅시다. 광선은 두 매체의 분리 지점에서 굴절됩니다. 굴절 된 빛의 광선은 물에서 공기를 향해 지나갈 때 정상에서 구부러집니다. 경사 광선은 주어진 입사각으로 물 표면을 통과하는 방식으로 굴절됩니다. 굴절 각도는 90o입니다. 입사각이 임계 각보다 큰 경우 광선은 밀도가 높은 매체에 다시 반사됩니다. 이 동작은 전체 내부 반사라고합니다.

전체 내부 반사와 관련된 공식

매체의 굴절률과 관련된 공식과 발생률 및 굴절 각도는 다음과 같습니다.

n1 / n2 =sin r / sin i

여기서, 여기서, n1, n2는 각각 중간 1 및 중간 2의 굴절 지수이며, I는 발병 각이며 R은 굴절 각도입니다.

미디어 쌍의 임계 각도를 제공하는 공식은 다음과 같습니다.

sinθ =n2 / n1

여기서, 임계 각도

전체 내부 반사에 필요한

조건

전체 내부 반사가 발생하는 데 필요한 조건은 다음과 같습니다.

빛의 광선은 밀도가 높은 미디어에서 더 희귀 한 미디어로 이동해야합니다.
사고 광선에 의한 각도는 해당 미디어 쌍의 임계 각도보다 커야합니다.

전체 내부 반사의 응용 :

통신 서비스 : ISP (인터넷 서비스 제공 업체)는 주로 통신 서비스에 의존하여 인터넷 연결을 제공합니다. 원래 광대역 케이블은 주택과 비즈니스를 인터넷에 연결하는 데 사용되었지만 광섬유 케이블은 더 널리 퍼지고 있습니다. 그것은 전체 내부 반사의 원칙에 따라 작동하며 일반적인 광대역 연결보다 최대 100 배 빠른 속도를 제공 할 수 있습니다. 더 많은 데이터 대역폭 (데이터 속도)을 위해 광대역 연결을 업그레이드 해야하는 경우 와이어도 업그레이드해야했습니다. 그러나 광섬유 케이블을 사용하면 동일한 케이블에 많은 양의 데이터 (페타 바이트 속도)를 이론적으로 전송할 수 있으며 속도는 ISP 및 데이터 계획에 의해서만 제한됩니다.
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다이아몬드 절단 : 보석상이 다이아몬드를 갈 때, 그는 다이아몬드에 들어가는 빛이 내부적으로 반사되고 다이아몬드가 빛나도록 표면이 23도 각도로 접지되도록합니다. 다이아몬드의 광택이 높을수록 시장 가치가 높아집니다.
Mirage Formation : 우리는 영화에서 사막에 오아시스의 신기루가 있음을 보았을 것입니다 (기본적으로 사막의 작은 연못). 오랫동안 사막 지역의 보행자들은 신기루에 의해 당황했습니다. 실제 오아시스의 빛이 공중에 완전히 내부적으로 반사되면 Mirages가 만들어집니다. 사막은 매우 뜨겁고 지상 근처의 공기는 그 위의 공기보다 훨씬 따뜻합니다. 내부 반사는 가열되고 비교적 차가운 공기의 굴절률의 차이로 인해 발생합니다.

결론

Total 내부 반사는 무의식적으로 우리 삶의 수많은 측면에 무의식적으로 관여하며 일상 생활에서 다양한 응용의 원천입니다.