Явище повного внутрішнього відображення.
Розглянемо приклад, коли переломлення повітря буде відбуватися на кордоні скло () - повітря (). В цьому випадку>, а кут падіння менше кута заломлення. де скло є першою середовищем, а повітря - другий. Якщо - показник заломлення скла відносно повітря, то показник заломлення повітря щодо скла дорівнюватиме. Тоді закон заломлення світла можна записати в такий спосіб: - формула заломлення (при>).
При збільшенні кута падіння збільшується і кут заломлення. На наведеній анімації можна помітити, що при певному куті падіння, близькому до 90, переломлений промінь практично зникає, а вся енергія падаючого променя переходить в енергію відбитого.
При деякому значенні кута падіння aпр (цей кут називається граничним кутом падіння), переломлений промінь поширюється вздовж кордону розділу двох середовищ, тобто кут заломлення в цьому випадку дорівнює 90 Однак, як правило, помітити поширення зламаного променя вздовж кордону розділу практично неможливо, так як інтенсивність світлового променя стає близькою нулю. Рівняння, для знаходження можна записати в такий спосіб:
Оскільки . то, значить
З цієї рівності можна знайти значення граничного кута. Наприклад для води (n = 1.33) він виявляється рівним 48 35 ', для скла (n = 1.5) він приймає значення 41 50', для алмазу (n = 2.4) цей кут складає 24 40 '.
Якщо світловий промінь падає на межу поділу середовищ під кутом>. то він взагалі не проникає в другу середу, а вся світлова енергія падаючого променя передається променю відбитому. Це явище називається повним внутрішнім віддзеркаленням. Необхідною умовою, для повного внутрішнього відображення, є хід променя з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільну (>).
Застосування повного внутрішнього відображення.
Явище повного внутрішнього відображення використовується в волоконної оптики, для передачі світлових сигналів на великі відстані. Використання звичайного дзеркального відображення. не дає бажаного результату, так як навіть дзеркало найвищої якості (посріблене) поглинає до 3% світлової енергії. При передачі світла на великі відстані енергія світла наближається до нуля. При вході в світловод падаючий промінь прямує під кутом свідомо більше граничного, що забезпечує відображення променя без втратою енергії. Світоводи, що складаються з окремих волокон, досягають в діаметрі за людську волосину, при швидкості передачі швидшої, ніж швидкість протікання струму, що дозволяє прискорити передачу інформації.
Волоконні світловоди з успіхом застосовують в медицині. Наприклад, світловод вводять в шлунок або в область серця для освітлення або спостереження тих чи інших ділянок внутрішніх органів. Використання світловодів дозволяє досліджувати внутрішні органи без введення лампочки, тобто виключаючи можливість перегріву.
У морських біноклях вн ранковим неї відображення використовується для того, щоб світло могло пройти через кілька лінз, при відносно невеликому корпусі апарату.
Використовуючи явище повного внутрішнього відображення можна змінювати напрямок ходу світлових променів (малюнок).