Tam iç yansıma

İki gerekli koşul

İlk koşul n₁>n₂ olmalıdır. Işık daha küçük n'den daha büyük n'ye gidiyorsa total internal reflection için critical angle yoktur.

İkinci koşul θ₁>θ_c'dir. Açı normalden ölçülür; yüzeyden ölçmek klasik hatadır.

Critical angle

Sınır durumda θ₂=90° olur. n₁sinθ_c=n₂ bağıntısından sinθ_c=n₂/n₁.

Glass n₁=1,50 → air n₂=1,00 için θ_c≈41,8°. Daha büyük incidence angles propagating transmitted ray üretmez.

Evanescent field

TIR sırasında bile electric/magnetic field düşük n'li ortama kısa bir mesafe girer ve exponential olarak azalır. Buna evanescent field denir.

İkinci yüksek-index material yeterince yaklaştırılırsa bu alan enerji coupling sağlayabilir: frustrated total internal reflection.

Phase ve polarization

İdeal lossless interface'te propagating power reflectance 100% olur, fakat s ve p polarization components farklı phase shifts kazanır.

Bu nedenle total internal reflection polarization state'i değiştirebilir.

Optical fibers

Step-index fiber'da core index cladding index'ten büyüktür. Uygun modes index contrast sayesinde confinement gösterir.

Gerçek fiber açıklaması waveguide physics gerektirir; numerical aperture, modal dispersion ve bending loss yalnızca basit ray picture ile tam açıklanamaz.

Prisms ve sensors

Prisms TIR'ı efficient beam steering için kullanır. Evanescent-wave sensors yüzeye çok yakın maddelerin field üzerinde yaptığı değişimi ölçebilir.

'Total' sözcüğü diğer tarafta hiç electromagnetic field olmadığı anlamına gelmez; propagating transmitted power'ın ideal durumda sıfır olduğu anlamına gelir.

Ray model'in sınırı

Ray model critical-angle koşulunu verir, fakat evanescent penetration depth ve polarization phase shift ancak electromagnetic boundary conditions ile hesaplanır.

Penetration depth wavelength, index contrast ve incidence angle'a bağlıdır; critical angle yakınında büyüyebilir.

Çözümlü örnek