Явление полного внутреннего отражения

Иногда свет отражается от границы раздела двух прозрачных сред полностью, как если бы это было идеальное зеркало. Такое происходит, когда свет падает под достаточно большим углом к нормали из среды с меньшим показателем преломления на среду с большим показателем преломления, например, из стекла на границу с воздухом. Для каждой пары сред есть свой предельный угол полного отражения. Так, для границы стекло-воздух он составляет примерно 42^о, а для границы вода-воздух — 49^о. При углах падения, превышающих предельный угол, свет полностью отражается. Это и есть явление полного внутреннего отражения.

Невозможность отражения при достаточно больших углах падения света на границу со средой, имеющей меньший показатель преломления (n₂ < n₁), следует из закона преломления. В самом деле, синус угла преломления (а_пр) не может превышать единицу:

Поэтому при углах падения (а₀) таких, что sin а₀ ≥ n₂/n₁, преломление невозможно, и весь свет отражается.

Начиная с 1950-х годов бурно развивается волоконная оптика — технология передачи света по тонким нитям из прозрачного пластика или стекла. Волоконный световод — это тончайшая гибкая нить, заключенная в оболочку с меньшим показателем преломления. Свет, проходя по нити, испытывает полное отражение от оболочки и распространяется дальше (см. рис. 1). Из множества таких нитей собирают кабели. Они используются как для распространения света, так и для передачи электронной информации. Волоконные кабели — это кабельное телевидение и интернет, закрытые линии связи, локальные вычислительные сети, медицинское оборудование и многое другое.

Рисунок 1. Схема волоконного световода