Ολική εσωτερική ανάκλαση

Οι δύο αναγκαίες συνθήκες

Πρώτη συνθήκη: n₁>n₂. Αν το φως κινείται από μικρότερο προς μεγαλύτερο n, δεν υπάρχει κρίσιμη γωνία για συνολική εσωτερική αντανάκλαση.

Δεύτερη συνθήκη: θ₁>θ_c, με τη γωνία μετρημένη από την κανονικό. Η χρήση γωνίας από την επιφάνεια είναι συχνή πηγή λάθους.

Κρίσιμη γωνία από Ο Σνελ

Στο όριο πριν από την ολική ανάκλαση, η διαθλώμενη ακτίνα έχει θ₂=90°. Από n₁αμαρτίαθ_c=n₂ προκύπτει αμαρτίαθ_c=n₂/n₁.

Για γυαλί n₁=1,50 προς αέρα n₂=1,00, θ_c≈41,8°. Για επίπτωση μεγαλύτερο από αυτό δεν υπάρχει διάδοση διαθλασμένης ακτίνας.

Τι υπάρχει πέρα από το όριο

Στην συνολική εσωτερική αντανάκλαση η ενέργεια δεν 'αγνοεί' τη δεύτερη πλευρά. Υπάρχει παροδικό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που διεισδύει σε μικρή απόσταση στο χαμηλότερου n μέσο και φθίνει εκθετικά.

Αυτό επιτρέπει απογοητευμένος ολοκληρωτικός εσωτερικός προβληματισμός όταν ένα δεύτερο υψηλού n υλικό βρεθεί αρκετά κοντά ώστε το παροδικό πεδίο να συζευχθεί σε αυτό.

Αντανάκλαση και μετατόπιση φάσης

Για ιδανικά διαφανή μέσα η ανακλαστικότητα της πολλαπλασιάζοντας ισχύος φτάνει το 100% στο TIR, αλλά οι s και p εξαρτήματα αποκτούν διαφορετικές μετατοπίσεις φάσης.

Αυτό σημαίνει ότι συνολική εσωτερική αντανάκλαση μπορεί να αλλάξει την κατάσταση πόλωσης, όχι μόνο τη διεύθυνση της ακτίνας.

Οπτικές ίνες

Σε ίνα βηματικού δείκτη, ο πυρήνας έχει μεγαλύτερο n από το επένδυση. Οι κατάλληλες ακτίνες ή τρόπους λειτουργίας παραμένουν περιορισμένος λόγω της οριακή συνθήκη και του αντίθεση δείκτη.

Η πραγματική περιγραφή ίνας είναι κυματική: αριθμός τρόπους λειτουργίας, αριθμητικό διάφραγμα, διασπορά και απώλειες κάμψης δεν προκύπτουν πλήρως από ένα απλό σκίτσο ακτίνων.

Πρίσματα και αισθητήρες

Πρίσματα χρησιμοποιούν TIR για πολύ αποδοτική ανακατεύθυνση φωτός σε κιάλια και οπτικά συστήματα. Αισθητήρες παροδικών κυμάτων εκμεταλλεύονται την αλληλεπίδραση του πεδίου με υλικό κοντά στην επιφάνεια.

Άρα το 'ολική' αφορά τη μη ύπαρξη μεταδιδόμενης πολλαπλασιάζοντας ισχύος στο ιδανικό διεπαφή, όχι την απόλυτη απουσία ηλεκτρομαγνητικού πεδίου από την άλλη πλευρά.

Από το μοντέλο ακτίνων στη κυματική οπτική

Το μοντέλο ακτίνων προβλέπει σωστά την κατάσταση κρίσιμης γωνίας, αλλά δεν περιγράφει βάθος διείσδυσης ή μετατόπιση φάσης. Αυτά προκύπτουν από τις οριακές συνθήκες των Εξισώσεις Maxwell.

Η βάθος διείσδυσης του παροδικό πεδίο αυξάνει καθώς η γωνία πλησιάζει την κρίσιμη γωνία και εξαρτάται από μήκος κύματος και αντίθεση δείκτη.

Λυμένο παράδειγμα