Заломлення світла: повне внутрішнє відбиття

На скільки саме заломлюється промінь світла залежить від співвідношення між швидкістю світла в двох матеріалах. Ось таблиця, яка показує, скільки ще часу світло має пройти певну відстань через різні матеріали в порівнянні з вакуумом. Це займає в півтора рази більше часу щоб світло проходило крізь скло, ніж через вакуум, і більш ніж вдвічі довше, щоб пройти крізь алмаз. Ми називаємо числа в цій таблиці показники заломлення. На скільки саме заломлюється промінь світла залежить від співвідношення швидкостей світла в двох матеріалах. Показник заломлення можна виміряти так: Проведіть лінію, перпендикулярну до поверхні, в яку потрапляє промінь світла. Цю лінію ми називаємо нормальною. Тепер можна виміряти кут між нормаллю та променем, що падає на скло -- кут падіння. Потім виміряйте кут між нормальним і заломленим променем - кут заломлення. Велика різниця між цими двома кутами означає сильне заломлення. Якщо промінь світла потрапляє в оптично більш щільний матеріал - один з вищим показником заломлення -- кут заломлення менший за кут падіння. Але якщо промінь світла потрапляє в матеріал з нижчим показником заломлення, кут заломлення більший за кут падіння. Ви можете побачити, як це працює, навіть без таблиці показників заломлення. Просто подивіться на соломинку в склянці з водою - схоже, що зламався. Але це лише промені світла, що заломлюються. Бо вода, як скло, має вищий показник заломлення, ніж повітря. Цей промінь світла рухається від скла до повітря. Зараз вона перпендикулярна поверхні і зовсім не згинається. Воно їде прямо. Але тепер трішки повернемо. тому кут заломлення більший. Повітря має нижчий показник заломлення, ніж скло, Якщо ще трохи збільшити кут падіння. Що відбувається зараз? Якщо кут падіння досить збільшується досягаємо критичного кута. Тепер промінь світла згинається вздовж поверхні скла. Який саме кут є критичним залежить від матеріалів від і до якого йде світло. Від скла до повітря, кут 41 градус. Як ви думаєте, що станеться якщо збільшити кут променя світла за критичний кут? Тепер світло більше не згинається. Це відбивається! Це називається повним внутрішнім відображенням. Коли світло потрапляє на поверхню під досить великим кутом до норми, і воно подорожує з матеріалу з більшою оптичною щільністю до іншого матеріалу з меншою оптичною щільністю, промені світла відскакують назад в оптично більш щільний матеріал! Це корисно. В оптоволоконному кабелі інформація передається у вигляді променів світла. Це може бути телефонний дзвінок або підключення до Інтернету. Волокна виготовляють зі скла або пластику і вони трохи товщі за пасмо волосся. Повне внутрішнє відображення змушує світло відбиватися між стінками кабелю, навіть якщо кабель перевертається. Ми можемо надсилати більше інформації на великі відстані через волоконно-оптичний кабель ніж це можливо зі звичайними мідними проводами. Це працює так само, як волоконно-оптичний кабель! Промені світла відскочити від внутрішньої частини потоку води. Вони ніби не хочуть повертатися в ефір, тож замість цього вони повертаються у воду. Повна внутрішня рефлексія! Повна внутрішня рефлексія!