पूर्ण आंतरिक परावर्तन

जब प्रकाश उच्च अपवर्तक सूचकांक माध्यम से निचला सूचकांक माध्यम की ओर जाता है, तो घटना कोण पर्याप्त बड़ा होने पर अपवर्तित किरण का प्रसार समाप्त हो सकती है और प्रकाश लगभग पूरी तरह भीतर परावर्तित होता है। इसे पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब कहते हैं।

गंभीर कोण

स्नेल कानून n₁पापθ₁=n₂पापθ₂ में n₁>n₂ रखें। गंभीर स्थिति θ₂=90° देती है पापθ_c=n₂/n₁। यदि θ_i>θ_c, संचरित कोण को प्रसारित करने वाला समीकरण के लिए वास्तविक समाधान नहीं देती और पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब होता है।

यदि n₁≤n₂ है तो साधारण क्रांतिक कोण नहीं मिलता; इसलिए वायु से कांच में जाते प्रकाश के लिए TIR संभव नहीं, कांच से वायु में संभव है।

प्रतिबिम्ब 'कुल' क्यों

आदर्श दोषरहित इंटरफ़ेस में उपरोक्त घटना θ_c पर दूर-क्षेत्र संचारित शक्ति शून्य हो सकती है और प्रतिबिंबित शक्ति एकता के पास। लेकिन निचला-सूचकांक पक्ष में क्षणभंगुर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र रहता है जो सीमा से घातीय क्षय करता है।

यदि दूसरा उच्च-सूचकांक मध्यम वाष्पशील क्षेत्र के भीतर लाया जाए, कुंठित कुल आंतरिक प्रतिबिंब से ऊर्जा युगल हो सकती है। इसलिए फ़ील्ड वस्तुतः शून्य नहीं।

ऑप्टिकल फाइबर

चरण-सूचकांक फाइबर में कोर अपवर्तक सूचकांक आवरण से थोड़ा अधिक होता है। किरणें या मोड जो उपयुक्त कोणीय स्थिति को संतुष्ट करें करते हैं कोर-क्लैडिंग सीमा पर सीमित रह सकते हैं। संख्यात्मक एपर्चर बाह्य स्वीकृति शंकु से जुड़ती है।

असली रेशे में झुकने का नुकसान, अवशोषण, बिखराव और मोडल/ रंगीन फैलाव संकेत संचरण सीमित करते हैं। टीआईआर अकेले अनंत-दूरी सही ट्रांसमिशन गारंटी नहीं करती।

प्रिज्म और यंत्र

समकोण प्रिज्म ज्यामिति ऐसी चुन सकते हैं कि आंतरिक आपतन क्रांतिक कोण से अधिक हो, जिससे धातु दर्पण कोटिंग के बिना उच्च परावर्तन मिलती है। दूरबीन और पेरिस्कोप में प्रिज्म प्रतिबिंब इसी सिद्धांत का उपयोग कर सकते हैं।

ध्रुवीकरण और तरंग दैर्ध्य के कारण चरण परिवर्तन टीआईआर में अलग हो सकती हैं, जिन्हें उन्नत प्रकाशिकी में ध्यान रखना पड़ता है।

अपवर्तन से संबंध

TIR कोई अलग कानून नहीं; स्नेल कानून और सीमा शर्तें का सीमित व्यवहार है। θ_i बढ़ाते हुए अपवर्तित किरण सामान्य से दूर जाती है, महत्वपूर्ण कोण पर सीमा के साथ चलती है, और उसके बाद संचरित किरण का प्रसार नहीं रहती।

क्रांतिक कोण तरंगदैर्घ्य पर निर्भर हो सकती है क्योंकि अपवर्तक सूचकांक फैलाव हैं। परिशुद्धता प्रणाली में n(λ) उपयोग करना चाहिए।

स्वीकृति कोण और संख्यात्मक एपर्चर

चरण-सूचकांक फाइबर के लिए बाहरी माध्यम वायु के पास संख्यात्मक एपर्चर NA≈√(n_कोर²−n_पहने हुए²) और स्वीकृति अर्ध-कोण θ_a के लिए NA≈पापθ_a लिखा जा सकता है। यह बताता है कि कौन-से आने वाली किरणें निर्देशित मोड में जोड़ा हो सकते हैं।

यह किरण-प्रकाशिकी सन्निकटन मल्टीमोड फाइबर में अंतर्ज्ञान है; एकल-मोड फाइबर में पूर्ण वेवगाइड मोड विश्लेषण अधिक उपयुक्त है।

अभ्यास

कांच-हवा

n₁=1.50, n₂=1.00।

हल: θ_c=पाप⁻¹(1/1.50)≈41.8°।

जल-वायु

n₁=1.33।

हल: θ_c≈48.8°।

पानी के लिए गिलास

1.50 को 1.33।

हल: θ_c≈पाप⁻¹(1.33/1.50)≈62.5°।