การสะท้อนกลับหมดภายใน

เมื่อแสงเดินจากตัวกลางที่มี ดัชนีการหักเหของแสง สูงไปยังตัวกลางที่ ดัชนี ต่ำกว่า และมุมตกกระทบมากพอ จะไม่มี การแพร่กระจายของรังสีหักเห และแสงสะท้อนกลับภายในเกือบทั้งหมด เรียกว่า การสะท้อนภายในทั้งหมด

มุมวิกฤติ

จาก n₁บาปθ₁=n₂บาปθ₂ เมื่อ n₁>n₂ และกำหนด θ₂=90° จะได้ บาปθ_c=n₂/n₁ ถ้า θ_i>θ_c ไม่มีคำตอบ จริง สำหรับ รังสีแพร่กระจาย และเกิด TIR

ถ้า n₁≤n₂ จะไม่มี มุมวิกฤตธรรมดา จึงเกิด TIR ไม่ได้ในทิศจากอากาศเข้าแก้ว แต่เกิดได้จากแก้วสู่อากาศ

ทำไมคำว่า ทั้งหมด ยังมี สนามที่หายไป

ที่ อินเทอร์เฟซในอุดมคติ และ การสูญเสีย ต่ำ พลังงาน ระยะไกล ที่ส่งผ่านอาจเป็นศูนย์และ การสะท้อนกลับ เข้าใกล้ 100% แต่ใน ดัชนีกลาง ต่ำยังมี สนามที่หายไป ที่ การสลายตัว ตามระยะจากผิว

ถ้านำ ดัชนีกลาง สูงอีกชิ้นมาใกล้พอ เกิด หงุดหงิดสะท้อนภายในทั้งหมด และถ่ายพลังงานผ่านช่องว่างได้ จึงไม่ใช่ว่าฟิลด์อีกด้านเป็นศูนย์ทุกจุด

ใยแก้วนำแสง

เส้นใยดัชนีขั้นตอน มี ดัชนีหลัก สูงกว่า หุ้ม เล็กน้อย โหมด ที่ เป็นไปตามเงื่อนไขขอบเขต สามารถถูกกักใน แกนกลาง ผ่าน TIR และ พฤติกรรมท่อนำคลื่น

ของจริงยังมี การดูดซึม, กระเจิง, โค้งงอการสูญเสีย และ รงค์/การกระจายตัวแบบกิริยา ดังนั้น TIR ไม่ได้รับประกันการส่งสัญญาณสมบูรณ์แบบระยะอนันต์

ปริซึม และเครื่องมือ

ปริซึม รูปทรงเหมาะสมสามารถทำให้มุมภายในมากกว่า มุมวิกฤติ จึงใช้ การสะท้อนกลับ สูงโดยไม่ต้องเคลือบโลหะในบางช่วง กล้องส่องทางไกลความยาวคลื่น และ กล้องปริทรรศน์ ใช้แนวคิดนี้ได้

การเปลี่ยนเฟส ของ ส่วนประกอบโพลาไรเซชัน ระหว่าง TIR สามารถนำไปใช้สร้าง องค์ประกอบทางแสง เฉพาะทางได้

เชื่อมกับการหักเห

TIR ไม่ใช่กฎแยก แต่เป็นขีดจำกัดของ กฎหมายสเนล และ เงื่อนไขขอบเขต เมื่อเพิ่ม θ_i รังสีหักเห เบนออกจาก ปกติ มากขึ้น จน มุมวิกฤติ ที่ รังสี ขนาน ขอบเขต

เพราะ ดัชนีการหักเหของแสง ขึ้นกับ มุมวิกฤตของความยาวคลื่น จึงเปลี่ยนกับสีเล็กน้อยในวัสดุ กระจายตัว

รูรับแสงตัวเลข ของ เส้นใย

สำหรับ เส้นใยดัชนีขั้นตอน ที่อยู่ในอากาศ การประมาณ ให้ NA≈√(n_แกนกลาง²−n_หุ้ม²) และ ยอมรับครึ่งมุมเชื่อฟังบาปθ_a≈NA ค่า NA จึงบอกช่วงมุมของแสงภายนอกที่ คู่รัก เข้า โหมดนำทาง ได้

ใน ไฟเบอร์โหมดเดียว การอธิบายด้วย รังสี อย่างเดียวไม่พอ ต้องใช้ โหมดท่อนำคลื่น และ ความถี่ปกติ V เพื่อบอกจำนวน โหมด ที่รองรับ

การเปลี่ยนเฟส ระหว่าง TIR

แม้ ความเข้ม สะท้อนเกือบ 100% แต่ เฟส ของ คลื่นสะท้อน เปลี่ยน และ s กับ p โพลาไรซ์ มี การเปลี่ยนเฟส ต่างกัน ปรากฏการณ์นี้ใช้ใน รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนเฟรสเนล เพื่อเปลี่ยน สถานะโพลาไรเซชัน

จึงเห็นว่า TIR ไม่ได้เป็นเพียงกระจกอุดมคติด้าน ความเข้ม แต่ยังมีข้อมูล เฟส ที่สำคัญต่อ อินเทอร์เฟอโรเมท และ เลนส์โพลาไรซ์

แบบฝึกหัด

แก้วอากาศ

n₁=1.50, n₂=1.00

เฉลย: θ_c≈41.8°

น้ำ-อากาศ

n₁=1.33

เฉลย: θ_c≈48.8°

แก้วน้ำ

1.50 ไป 1.33

เฉลย: θ_c≈62.5°