Повне внутрішнє віддзеркалення

Повне внутрішнє віддзеркалення , віддзеркалення оптичного випромінювання (світла) або електромагнітного випромінювання іншого діапазону (наприклад, радіохвиль) при його падінні на кордон розділу двох прозорих середовищ з середовища з великим заломлення показником (ПП). П. ст о. здійснюється, коли кут падіння i перевершує деякий граничний (називається також критичним) кут i _пр . При i > i _np заломлення в друге середовище припиняється. Вперше П. ст о. описано І. Кеплером . Після відкриття Снелля закону заломлення стало ясне, що в рамках геометричної оптики П. ст о. — прямий наслідок цього закону: воно обумовлене тим, що кут заломлення j не може перевищувати 90° ( мал. 1 ). Величина i _пр задається умовою sin i _пр = 1/ n, де n — відносний ПП 1-го і 2-го середовища. Значення n і, отже, i _пр декілька відрізняються для різних довжин хвиль (частот) випромінювання ( дисперсія світла ) . При П. ст о. електромагнітна енергія повністю (звідси — «повне») повертається в оптично щільніше (з великим ПП) середовище. Значення віддзеркалення коефіцієнта при П. ст о. перевершує його найбільші значення для дзеркального віддзеркалення від полірованих поверхонь і практично з високою точністю рівне 1. Крім того, цей коефіцієнт при П. ст о., на відміну від дзеркального віддзеркалення, не залежить від довжини хвилі випромінювання (за умови, що для цієї довжини хвилі П. ст о. взагалі має місце) і навіть при багатократному П. ст о. спектральний склад («колір») складного випромінювання не міняється. Тому П. ст о. широко використовується в багатьох оптичних приладах і експериментах (див., наприклад, Волоконна оптика Відбивні призми, Поляризаційні призми, Світлопровід, див.(дивися) мал.(малюнок) 2 і 3 ). Слідує, проте, відзначити, що енергія електромагнітних хвиль при П. ст о. частково проникає в 2-е (з меншим ПП) середовище, але потім повертається назад. Глибина цього проникнення вельми невелика — порядку довжини хвилі відбиваного світла. Див. також Віддзеркалення світла, Заломлення світла, Френеля формули .

  Літ.: Ландсберг Р. С., Оптика, 4 видавництва, М., 1957 (Загальний курс фізики, т. 3); Борн М., Вольф Е., Основи оптики, пер.(переведення) з англ.(англійський), 2 видавництва, М., 1973; Толанський С., Дивні властивості світла, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1969.

Мал. 2. Призми повного внутрішнього віддзеркалення: а — повертаюча призма; б — оборотна призма. Стрілки на лініях, що змальовують промені світла, вказують напрям цих променів.

Мал. 3. Повне внутрішнє віддзеркалення в струмені рідини. S — джерело світла.

Мал. 1. Повне внутрішнє віддзеркалення (промінь 6) відбувається при кутах падіння світла на поверхню оптпчеськи менш щільного середовища, що перевищують критичний кут iпр, для якого кут заломлення j складає 90° (промінь 5). A — джерело світла. Показник заломлення нижнього середовища більше показника заломлення верхньої.