Co to jest całkowite wewnętrzne odbicie światła?
Całkowite wewnętrzne odbicie światła to zjawisko fizyczne, w którym promień świetlny padający na granicę dwóch ośrodków nie przechodzi do drugiego ośrodka, lecz w całości odbija się z powrotem do pierwszego.
Zjawisko zachodzi wtedy, gdy światło przechodzi z ośrodka o większym współczynniku załamania do ośrodka o mniejszym współczynniku załamania oraz kąt padania jest większy od tzw. kąta granicznego.
Znaczenie w światłowodach
W światłowodzie światło prowadzone jest wewnątrz rdzenia, który ma większy współczynnik załamania niż otaczający go płaszcz. Dzięki temu promienie świetlne odbijają się od granicy rdzeń–płaszcz i mogą przemieszczać się na duże odległości.
To właśnie całkowite wewnętrzne odbicie jest podstawowym mechanizmem działania światłowodu.
Warunki wystąpienia zjawiska
Aby doszło do całkowitego wewnętrznego odbicia:
- światło musi przechodzić z ośrodka optycznie gęstszego do rzadszego,
- kąt padania musi być większy od kąta granicznego,
- granica ośrodków musi mieć odpowiednie właściwości optyczne.
Przykład w praktyce
W transmisji światłowodowej sygnał optyczny wysyłany przez laser lub diodę LED jest utrzymywany w rdzeniu światłowodu właśnie dzięki odbiciom wewnętrznym. Pozwala to przesyłać dane z dużą szybkością i małymi stratami.
Warto zapamiętać
Na egzaminie pytanie o zjawisko umożliwiające przesyłanie światła w światłowodzie najczęściej dotyczy odpowiedzi: całkowite wewnętrzne odbicie światła.