Täielik sisepeegeldus

Kaks tingimust

Esiteks peab n₁>n₂. Kui valgus liigub väiksema n-ga keskkonnast suuremasse, kriitilist nurka täieliku sisepeegelduse jaoks ei teki.

Teiseks peab θ₁>θ_c. Nurgad mõõdetakse pinna normaali suhtes, mitte pinna enda suhtes.

Kriitiline nurk

Kriitilises olukorras on murdumisnurk θ₂=90°. Snelli seadusest n₁sinθ_c=n₂ saadakse sinθ_c=n₂/n₁.

Klaasist n₁=1,50 õhku n₂=1,00 liikudes on θ_c≈41,8°. Suurema incidence angle korral propagating refracted ray puudub.

Evanescent field

Ka täieliku sisepeegelduse ajal ulatub elektromagnetväli väiksema n-ga keskkonda lühikese vahemaa võrra ja kahaneb eksponentsiaalselt. Seda nimetatakse evanescent field'iks.

Kui teine suure n-ga materjal tuua piisavalt lähedale, võib energia välja kaudu üle kanduda: frustrated total internal reflection.

Faas ja polarisatsioon

Ideaalselt läbipaistval interface'il on propagating power reflectance TIR korral 100%, kuid s- ja p-polarisatsioonikomponendid saavad erinevad phase shifts.

Seetõttu võib täielik sisepeegeldus muuta polarisatsiooni olekut, mitte ainult kiire suunda.

Optilised kiud

Step-index fiber'is on core n suurem kui cladding n. Sobivad rays või modes jäävad selle index contrast'i tõttu juhtmesse.

Reaalne fiber on waveguide: numerical aperture, modes, dispersion ja bending loss nõuavad enamat kui lihtsat ray picture't.

Prismad ja sensorid

Prismad kasutavad TIR-i väga efektiivseks valguse suunamiseks. Evanescent-wave sensors mõõdavad aine mõju väljale vahetult pinna lähedal.

Sõna 'täielik' tähendab propagating transmitted power puudumist ideaalses olukorras, mitte elektromagnetvälja täielikku puudumist teisel pool piiri.

Ray model'i piir

Ray picture annab õigesti critical-angle tingimuse, kuid evanescent penetration depth ja phase shifts nõuavad Maxwell boundary conditions'i.

Penetration depth sõltub wavelength'ist, index contrast'ist ja incidence angle'ist ning kasvab kriitilise nurga lähedal.

Lahendatud näide