Total intern Reflexioun

Total intern Reflexioun ass de Grenzfall vun der Brechung, wann d’Liicht aus engem Medium mat méi héijem Brechungsindex an ee mat méi nidderegem Index erausgeet. Iwwer engem kriteschen Afallswénkel erlaabt dem Snell säi Gesetz kee propagéierende gebrachene Stral méi.

Déi zwou Bedéngunge fir total intern Reflexioun

méi klengen n uewenméi groussen n ënnenθ < θc: Brechungθ = θc: Stral laanscht Grenzθ > θc: total Reflexioun
Déi zwou Bedéngunge fir total intern Reflexioun. Éischtens muss d’Liicht vun n₁ an e méi klengen n₂ goen. Zweetens muss den Afallswénkel, vun der Normaler aus gemooss, méi grouss wéi de kritesche Wénkel sinn. Wann eng vun deenen zwou Bedéngungen net erfëllt ass, gëtt et nach ëmmer e propagéierenden iwwerdroene Stral.

Kritesche Wénkel aus dem Snell-Gesetz

sin θc = n₂/n₁   fir   n₁ > n₂.

Beim kritesche Wénkel mécht de gebrachene Stral 90° mat der Normaler a leeft laanscht d’Grenzfläch. Dofir huet sin θc = n₂/n₁ nëmme Sënn als kritesche Wénkel, wann n₁ > n₂. Fir θ > θc kënnt et zu totaler interner Reflexioun.

Explorer fir de kritesche Wénkel

50°

D’Reflexioun bleift normal Reflexioun

De reflektéierte Stral erfëllt dat üblecht Reflexiounsgesetz: Reflexiounswénkel an Afallswénkel si gläich. “Total” bedeit, datt et am ideale verlustfräie Modell kee propagéierenden iwwerdroene Stral gëtt. Direkt hannert der Grenzfläch bleift awer en evaneszent elektromagnéitescht Feld, dat séier ofhëlt.

Mantel n₂Kär n₁ > n₂Stralen iwwer θc bleiwen gefouert
Optesch Faseren. De Kär vun enger optescher Faser huet e méi héije Brechungsindex wéi d’Mantelmaterial. Stralen, déi an engem passende Wénkelberäich agekoppelt ginn, treffen d’Kär–Mantel-Grenz iwwer θc a bleiwen gefouert. Real Fasere droen elektromagnéitesch Modi an net wuertwiertlech Zickzack-Stralen, mee de Stralemodell erkläert d’Roll vum Indexkontrast gutt.

Optesch Faseren

De Kär vun enger optescher Faser huet e méi héije Brechungsindex wéi d’Mantelmaterial. Stralen, déi an engem passende Wénkelberäich agekoppelt ginn, treffen d’Kär–Mantel-Grenz iwwer θc a bleiwen gefouert. Real Fasere droen elektromagnéitesch Modi an net wuertwiertlech Zickzack-Stralen, mee de Stralemodell erkläert d’Roll vum Indexkontrast gutt.

De kritesche Wénkel gëtt net vun der Uewerfläch aus gemooss

Wéi ëmmer beim Snell-Gesetz gëtt θc vun der Normaler aus gemooss. E Stral, dee bal parallel zur Grenzfläch leeft, huet also e groussen Afallswénkel. θc hänkt vu béide Materialien of; an enger Faser bestëmmen Indexkontrast, Kärgréisst a Wellelängt zesummen, wéi eng Modi propagéiere kënnen.

Geléist Beispiller

1. Kritesche Wénkel vu Glas op Loft

Léisung

sin θc = 1,00/1,50. Also θc ≈ 41,8°.

2. Kann et vu Loft op Glas total Reflexioun ginn?

Léisung

Nee. Total intern Reflexioun verlaangt, datt dat afalend Medium de méi héije Brechungsindex huet.

3. En Afallswénkel klasséieren

Léisung

Fir n₁ = 1,60 an n₂ = 1,20 ass θc = sin⁻¹(1,20/1,60) ≈ 48,6°. Well 55° > 48,6°, gëtt et total intern Reflexioun.