Bir maddenin kırılma indisi. Işığın kırılma yasası. Mutlak ve bağıl kırılma indisleri. toplam iç yansıma Bir maddenin kırılma indisi neye bağlıdır?
Kırılma, herhangi bir saydam ortamın kırılma gücünü karakterize eden belirli bir soyut sayı olarak adlandırılır. N olarak belirtmek gelenekseldir. Mutlak kırılma indisi ve bağıl katsayı vardır.
Birincisi, iki formülden biri kullanılarak hesaplanır:
n = sin α / sin β = const (burada sin α, gelme açısının sinüsüdür ve sin β, söz konusu ortama boşluktan giren ışık huzmesinin sinüsüdür)
n = c / υ λ (c, ışığın boşluktaki hızıdır, υ λ, incelenen ortamdaki ışığın hızıdır).
Burada hesaplama, ışığın boşluktan saydam bir ortama geçiş anında yayılma hızını kaç kez değiştirdiğini gösterir. Bu şekilde kırılma indisi (mutlak) belirlenir. Akrabayı bulmak için formülü kullanın:
Yani, hava ve cam gibi farklı yoğunluktaki maddelerin mutlak kırılma indeksleri dikkate alınır.
Genel olarak konuşursak, gazlı, sıvı veya katı herhangi bir cismin mutlak katsayıları her zaman 1'den büyüktür. Temel olarak, değerleri 1 ila 2 arasındadır. Bu değer, ancak istisnai durumlarda 2'nin üzerinde olabilir. Bazı ortamlar için bu parametrenin değeri:
Bu değer, gezegendeki en sert doğal madde olan elmasa uygulandığında 2.42'dir. Çok sık olarak, bilimsel araştırma vb. Yapılırken suyun kırılma indisini bilmek gerekir. Bu parametre 1.334'tür.
Dalga boyu elbette sabit değil bir gösterge olduğundan, n harfine bir indeks atanır. Değeri, bu katsayının hangi spektrum dalgasına atıfta bulunduğunu anlamaya yardımcı olur. Aynı madde göz önüne alındığında, ancak artan ışık dalga boyu ile kırılma indisi azalacaktır. Bu durum ışığın bir mercek, prizma vb. içinden geçerken bir spektruma ayrışmasına neden oldu.
Kırılma indisinin değeriyle, örneğin bir maddenin ne kadarının diğerinde çözüldüğünü belirleyebilirsiniz. Bu, örneğin demleme sırasında veya meyve suyundaki şeker, meyve veya çilek konsantrasyonunu bilmeniz gerektiğinde yararlıdır. Bu gösterge aynı zamanda petrol ürünlerinin kalitesini belirlemede ve bir taşın gerçekliğini kanıtlamak gerektiğinde mücevheratta vb.
Herhangi bir madde kullanılmadan cihazın göz merceğinde görünen ölçek tamamen mavi olacaktır. Cihazın doğru kalibrasyonu ile bir prizma üzerine sıradan damıtılmış su düşürürseniz, mavi ve beyaz renklerin sınırı kesinlikle sıfır işareti boyunca geçecektir. Başka bir maddeyi incelerken, sahip olduğu kırılma indisine göre ölçek boyunca kayar.
Bir ışık dalgası, farklı bağıl geçirgenliklere sahip iki dielektrikleri ayıran düz bir sınır üzerine düşerse, bu dalga ara yüzeyden yansır ve bir dielektrikten diğerine geçerek kırılır. Saydam bir ortamın kırılma gücü, daha çok kırılma indisi olarak adlandırılan kırılma indisi ile karakterize edilir.
Mutlak kırılma indisi
TANIM
Mutlak kırılma indisi Işığın bir boşlukta () yayılma hızının bir ortamdaki () ışığın faz hızına oranına eşit bir fiziksel nicelik olarak adlandırın. Bu kırılma indisi harf ile gösterilir. Matematiksel olarak, kırılma indisinin bu tanımı şu şekilde yazılabilir:
Herhangi bir madde için (vakum istisnadır), kırılma indisinin değeri, ışığın frekansına ve maddenin parametrelerine (sıcaklık, yoğunluk, vb.) bağlıdır. Nadir gazlar için kırılma indisi eşittir.
Madde anizotropik ise, n ışığın yayıldığı yöne ve ışık dalgasının nasıl polarize edildiğine bağlıdır.
Tanım (1)'e dayanarak, mutlak kırılma indisi şu şekilde bulunabilir:
ortamın dielektrik sabiti nerede, ortamın manyetik geçirgenliğidir.
Kırılma indisi, emici ortamda karmaşık bir miktar olabilir. =1'deki optik dalga aralığında, geçirgenlik şu şekilde yazılır:
sonra kırılma indisi:
kırılma indisinin gerçek kısmı nerede, şuna eşittir:
kırılmayı yansıtır, hayali kısım:
absorpsiyondan sorumludur.
bağıl kırılma indisi
TANIM
bağıl kırılma indisi() birinciye göre ikinci ortamın birinci maddedeki ışığın faz hızlarının ikinci maddedeki faz hızına oranıdır:
nerede ikinci ortamın mutlak kırılma indisi, birinci maddenin mutlak kırılma indisidir. If title="(!LANG: QuickLaTeX.com tarafından oluşturuldu" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;">, то вторая среда считается оптически более плотной, чем первая.!}
Uzunlukları bir maddedeki moleküller arasındaki mesafeden çok daha uzun olan monokromatik dalgalar için Snell kanunu yerine getirilir:
burada gelme açısı, kırılma açısıdır, gelen ışık dalgasının yayıldığı ortama göre kırılan ışığın yayıldığı maddenin bağıl kırılma indisidir.
Birimler
Kırılma indisi boyutsuz bir niceliktir.
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | Camdan havaya bir ışık demeti geçerse, toplam iç yansımanın () sınır açısı ne olur? Camın kırılma indisi n=1.52 olarak kabul edilir. |
| Karar | Toplam iç yansıma ile, kırılma açısı () daha büyük veya eşittir  ). Bir açı için kırılma yasası şu şekle dönüştürülür: Işının gelme açısı yansıma açısına eşit olduğu için şunu yazabiliriz: Problemin durumuna göre ışın camdan havaya geçer yani Hesaplamaları yapalım:
|
| Cevap |
ÖRNEK 2
| Egzersiz yapmak | Bir ışık ışınının gelme açısı () ile bir maddenin kırılma indisi (n) arasındaki ilişki nedir? Yansıyan ve kırılan ışınlar arasındaki açı ise ? Havadan maddeye bir ışın düşer. |
| Karar | Bir çizim yapalım. |
DERS İÇİN №24
"ARAÇLI ANALİZ YÖNTEMLERİ"
REFRAKTOMETRİ.
Edebiyat:
1. V.D. Ponomarev "Analitik Kimya" 1983 246-251
2. AA Ishchenko "Analitik Kimya" 2004 s 181-184
REFRAKTOMETRİ.
Refraktometri, minimum miktarda analit gerektiren ve çok kısa sürede gerçekleştirilen en basit fiziksel analiz yöntemlerinden biridir.
refraktometri- kırılma veya kırılma olgusuna dayalı bir yöntem, yani. Bir ortamdan diğerine geçerken ışığın yayılma yönündeki değişiklik.
Işığın absorpsiyonunun yanı sıra kırılma, ortam ile etkileşiminin bir sonucudur. Refraktometri kelime anlamı olarak boyut kırılma indisinin değeri ile tahmin edilen ışığın kırılması.
kırılma indisi değeri n bağlı olmak
1) maddelerin ve sistemlerin bileşimi hakkında,
2) hangi konsantrasyonda ve ışık demetinin yolda hangi moleküllerle karşılaştığı, çünkü Işığın etkisi altında, farklı maddelerin molekülleri farklı şekillerde polarize edilir. Refraktometrik yöntemin dayandığı bu bağımlılıktır.
Bu yöntemin bir takım avantajları vardır, bunun sonucunda hem kimyasal araştırmalarda hem de teknolojik süreçlerin kontrolünde geniş uygulama alanı bulmuştur.
1) Kırılma indislerinin ölçümü, doğru ve minimum zaman ve madde miktarı yatırımı ile gerçekleştirilen çok basit bir işlemdir.
2) Tipik olarak, refraktometreler ışığın kırılma indisini ve analitin içeriğini belirlemede %10'a kadar doğruluk sağlar.
Refraktometri yöntemi, özgünlük ve saflığı kontrol etmek, tek tek maddeleri tanımlamak, çözelti çalışmalarında organik ve inorganik bileşiklerin yapısını belirlemek için kullanılır. Refraktometri, iki bileşenli çözeltilerin bileşimini belirlemek ve üçlü sistemler için kullanılır.
Yöntemin fiziksel temeli
REFRAKTİF GÖSTERGE.
Bir ışık demetinin bir ortamdan diğerine geçişi sırasında orijinal yönünden sapması ne kadar büyükse, iki ortamdaki ışık yayılma hızları arasındaki fark o kadar büyük olur.
bu ortamlar.
Herhangi iki saydam ortam I ve II'nin sınırında bir ışık huzmesinin kırılmasını düşünün (Bkz. Şekil). II. ortamın daha büyük bir kırılma gücüne sahip olduğunu kabul edelim ve bu nedenle, n 1 ve n 2- karşılık gelen ortamın kırılmasını gösterir. Eğer ortam I ne vakum ne de hava ise, o zaman ışık huzmesinin geliş açısının günaha kırılma açısının günahına oranı, bağıl kırılma indisi n rel değerini verecektir. n rel'in değeri. ayrıca, söz konusu ortamın kırılma indislerinin oranı olarak da tanımlanabilir.
n rel. = ----- = ---
Kırılma indisinin değeri şunlara bağlıdır:
1) maddelerin doğası
Bu durumda bir maddenin doğası, moleküllerinin ışığın etkisi altında deforme olma derecesi - polarize edilebilirlik derecesi ile belirlenir. Polarize edilebilirlik ne kadar yoğun olursa, ışığın kırılması o kadar güçlü olur.
2)gelen ışık dalga boyu
Kırılma indisinin ölçümü, 589.3 nm'lik bir ışık dalga boyunda (sodyum spektrumunun D çizgisi) gerçekleştirilir.
Kırılma indisinin ışığın dalga boyuna bağımlılığına dispersiyon denir. Dalga boyu ne kadar kısa olursa, kırılma o kadar büyük olur. Bu nedenle, farklı dalga boylarındaki ışınlar farklı şekilde kırılır.
3)hava sıcaklığı ölçümün yapıldığı yer. Kırılma indisini belirlemek için bir ön koşul, sıcaklık rejimine uygunluktur. Genellikle belirleme 20±0.3 0 С'de yapılır.
Sıcaklık arttıkça kırılma indisi azalır, sıcaklık azaldıkça artar..
Sıcaklık düzeltmesi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
n t \u003d n 20 + (20-t) 0,0002, burada
n t - Hoşçakal belirli bir sıcaklıkta kırılma indisi,
n 20 - 20 0 C'de kırılma indisi
Sıcaklığın gazların ve sıvıların kırılma indekslerinin değerleri üzerindeki etkisi, hacimsel genleşme katsayılarının değerleri ile ilgilidir. Isıtıldığında tüm gazların ve sıvıların hacmi artar, yoğunluk azalır ve sonuç olarak gösterge azalır
20 0 C'de ve 589.3 nm ışık dalga boyunda ölçülen kırılma indisi, indeks ile gösterilir. n D 20
Homojen iki bileşenli bir sistemin kırılma indisinin durumuna bağımlılığı, bileşenlerin içeriği bilinen bir dizi standart sistem (örneğin, çözümler) için kırılma indisinin belirlenmesiyle deneysel olarak belirlenir.
4) bir çözeltideki bir maddenin konsantrasyonu.
Maddelerin birçok sulu çözeltisi için, farklı konsantrasyonlarda ve sıcaklıklarda kırılma indisleri güvenilir bir şekilde ölçülmüştür ve bu durumlarda referans veriler kullanılabilir. refraktometrik tablolar. Uygulama, çözünmüş maddenin içeriğinin grafik yöntemiyle birlikte %10-20'yi geçmediği durumlarda, birçok durumda kullanmanın mümkün olduğunu göstermektedir. lineer denklem gibi:
n=n o +FC,
n-çözeltinin kırılma indisi,
hayır saf çözücünün kırılma indisidir,
C- çözünmüş maddenin konsantrasyonu,%
F- değeri bulunan ampirik katsayı
bilinen konsantrasyondaki çözeltilerin kırılma indekslerini belirleyerek.
REFRAKTOMETRELER.
Refraktometreler, kırılma indisini ölçmek için kullanılan cihazlardır. Bu aletlerin 2 tipi vardır: Abbe tipi refraktometre ve Pulfrich tipi. Hem bunlarda hem de diğerlerinde ölçümler, sınırlayıcı kırılma açısının büyüklüğünü belirlemeye dayanır. Uygulamada, çeşitli sistemlerin refraktometreleri kullanılır: laboratuvar-RL, evrensel RLU, vb.
Damıtılmış suyun kırılma indisi n 0 \u003d 1.33299, pratikte bu gösterge n 0 olarak referans alır =1,333.
Refraktometrelerde çalışma prensibi, sınırlama açısı yöntemiyle (ışın toplam yansıma açısı) kırılma indisinin belirlenmesine dayanır.
El refraktometresi
Refraktometre Abbe
Geliş açısı - enjeksiyona gelen ışının yönü ile iki ortam arasındaki arayüze dik olan arasında, gelme noktasında yeniden yapılandırılmıştır..
yansıma açısı - enjeksiyon β bu dik ve yansıyan ışının yönü arasında.
Işık yansıması yasaları:
1. Gelme noktasında iki ortam arasındaki arayüze dik olan gelen ışın ve yansıyan ışın aynı düzlemde bulunur.
2. Yansıma açısı gelme açısına eşittir.
ışığın kırılması Işık bir saydam ortamdan diğerine geçerken ışık ışınlarının yönündeki değişiklik olarak adlandırılır.
kırılma açısı - enjeksiyonb aynı dik ve kırılan ışının yönü arasında.
Işığın boşluktaki hızı ile \u003d 3 * 10 8 m / s
Bir ortamdaki ışığın hızı V< c
Ortamın mutlak kırılma indisi gösteriler ışık hızının kaç katıv bu ortamda ışık hızından daha az ile bir boşlukta.
Birinci ortamın mutlak kırılma indisi
İkinci ortamın mutlak kırılma indisi
Vakum için mutlak kırılma indisi 1'e eşittir
Işığın havadaki hızı, değerinden çok az farklıdır. ile, Bu yüzden
Hava için mutlak kırılma indisi 1'e eşit kabul edeceğiz
bağıl kırılma indisi Işın birinci ortamdan ikinci ortama geçtiğinde ışığın hızının kaç kez değiştiğini gösterir.
burada V1 ve V2, birinci ve ikinci ortamdaki ışığın yayılma hızlarıdır.
Kırılma indisi dikkate alındığında, ışığın kırılma yasası şu şekilde yazılabilir:
nerede 21 – bağıl kırılma indisi birinciye göre ikinci ortam;
n 2 ve n 1– mutlak kırılma indisleri sırasıyla ikinci ve birinci ortam
Ortamın havaya (vakum) göre kırılma indisi Tablo 12'de (Rymkevich'in problem kitabı) bulunabilir. Durum için değerler verilmiştir ışığın havadan ortama geçişi.
Örneğin, tabloda elmasın kırılma indisini n = 2.42 buluyoruz.
Bu kırılma indisi havaya karşı elmas(vakum), yani mutlak kırılma indeksleri için:
Yansıma ve kırılma yasaları, ışık ışınlarının ters yönü için geçerlidir.
İki şeffaf ortamdan optik olarak daha az yoğun isminde daha yüksek ışık hızına veya daha düşük kırılma indisine sahip bir ortam.
Optik olarak daha yoğun bir ortama düştüğünde
kırılma açısı gelme açısından daha küçüktür.
Optik olarak daha az yoğun bir ortama düştüğünde
kırılma açısı daha fazla geliş açısı
Toplam iç yansıma
Optik olarak daha yoğun bir ortamdan 1 gelen ışık ışınları, optik olarak daha az yoğun bir ortam 2 ile arayüze düşerse ( n 1 > n 2), o zaman gelme açısı kırılma açısından daha küçüktüra < b . Geliş açısındaki artışla, değerine yaklaşılabilir.bir pr , kırılan ışın iki ortam arasındaki arayüz boyunca kaydığında ve ikinci ortama düşmediğinde,
kırılma açısı b= 90°, iken tüm ışık enerjisi arayüzden yansır.
Toplam iç yansımanın sınır açısı a pr kırılan bir ışının iki ortamın yüzeyi boyunca kaydığı açıdır,
Optik olarak daha az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçerken, toplam iç yansıma imkansızdır.
USE kodlayıcının konuları: ışığın kırılma yasası, toplam iç yansıma.
İki şeffaf ortam arasındaki arayüzde, ışığın yansıması ile birlikte yansıması gözlemlenir. refraksiyon- başka bir ortama geçen ışık, yayılma yönünü değiştirir.
Bir ışık huzmesinin kırılması, eğik arayüze düşüyor (her zaman olmasa da - toplam iç yansıma hakkında okuyun). Işın yüzeye dik düşerse, kırılma olmaz - ikinci ortamda, ışın yönünü koruyacak ve ayrıca yüzeye dik gidecektir.
Kırılma kanunu (özel durum).
Medyalardan birinin hava olduğu özel durumla başlayacağız. Bu durum görevlerin büyük çoğunluğunda mevcuttur. Kırılma yasasının tekabül eden özel durumunu tartışacağız ve sonra onun en genel formülasyonunu vereceğiz.
Havada ilerleyen bir ışık huzmesinin camın, suyun veya başka bir saydam ortamın yüzeyine eğik olarak düştüğünü varsayalım. Ortama geçerken, ışın kırılır ve daha sonraki seyri Şekil 1'de gösterilmektedir. 1 .
İnsidans noktasında bir dik çizilir (veya dedikleri gibi, normal) ortamın yüzeyine. Kiriş, daha önce olduğu gibi, denir olay ışını, ve gelen ışın ile normal arasındaki açı geliş açısı.ışın kırılan ışın; kırılan ışın ile yüzeyin normali arasındaki açıya denir kırılma açısı.
Herhangi bir şeffaf ortam, adı verilen bir miktar ile karakterize edilir. kırılma indisi bu ortam. Çeşitli ortamların kırılma indisleri tablolarda bulunabilir. Örneğin, cam ve su için. Genel olarak her ortam için; kırılma indisi sadece boşlukta birliğe eşittir. Havada, bu nedenle, problemlerde yeterli doğrulukta hava olduğu varsayılabilir (optikte hava, vakumdan çok farklı değildir).
Kırılma yasası ("hava-ortam" geçişi) .
1) Gelen ışın, kırılan ışın ve gelme noktasında çizilen yüzeyin normali aynı düzlemdedir.
2) Gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı, ortamın kırılma indisine eşittir:
. (1)
(1) bağıntısından, yani - kırılma açısı gelme açısından daha küçük olduğu sonucu çıkar. Unutma: havadan ortama geçerken, kırılma sonrası ışın normale yaklaşır.
Kırılma indisi, belirli bir ortamdaki ışığın hızı ile doğrudan ilişkilidir. Bu hız her zaman ışığın boşluktaki hızından daha azdır: . Ve ortaya çıkıyor ki
. (2)
Bunun neden olduğunu, dalga optiği çalışırken anlayacağız. Bu arada formülleri birleştirelim. (1) ve (2) :
. (3)
Havanın kırılma indisi bire çok yakın olduğu için, ışığın havadaki hızının, vakumdaki ışığın hızına yaklaşık olarak eşit olduğunu varsayabiliriz. Bunu hesaba katarak ve formüle bakarak. (3), şu sonuca varıyoruz: gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı, ışığın havadaki hızının bir ortamdaki hızına oranına eşittir.
Işık ışınlarının tersinirliği.
Şimdi ışının ters seyrini düşünün: ortamdan havaya geçiş sırasında kırılması. Aşağıdaki yararlı ilke burada bize yardımcı olacaktır.
Işık ışınlarının tersinirliği ilkesi. Işının yörüngesi, ışının ileri veya geri yönde yayılmasına bağlı değildir. Ters yönde hareket eden ışın, ileri yöndekiyle tamamen aynı yolu izleyecektir.
Tersinirlik ilkesine göre, ortamdan havaya geçerken ışın, havadan ortama geçiş sırasındaki ile aynı yörüngeyi izleyecektir (Şekil 2) Şekil 2'deki tek fark. Şekil 2'den 1, ışının yönünün tersine değişmesidir.
Geometrik resim değişmediği için formül (1) aynı kalacaktır: açının sinüsünün açının sinüsüne oranı hala ortamın kırılma indisine eşittir. Doğru, şimdi açıların rolleri değişti: açı geliş açısı ve açı kırılma açısı oldu.
Her durumda, ışın nasıl giderse gitsin - havadan ortama veya ortamdan havaya - aşağıdaki basit kural çalışır. İki açı alıyoruz - gelme açısı ve kırılma açısı; büyük açının sinüsünün küçük açının sinüsüne oranı ortamın kırılma indisine eşittir.
Şimdi, en genel durumda kırılma yasasını tartışmaya tamamen hazırız.
Kırılma kanunu (genel durum).
Işığın kırılma indeksli ortam 1'den kırılma indeksli ortam 2'ye geçmesine izin verin. Kırılma indisi yüksek olan ortama denir. optik olarak daha yoğun; buna göre, daha düşük kırılma indisine sahip bir ortama denir. optik olarak daha az yoğun.
Optik olarak daha az yoğun bir ortamdan optik olarak daha yoğun bir ortama geçerken, ışık demeti kırılmadan sonra normale yaklaşır (Şekil 3). Bu durumda gelme açısı kırılma açısından daha büyüktür: .
 |
| Pirinç. 3. |
Aksine, optik olarak daha yoğun bir ortamdan optik olarak daha az yoğun bir ortama geçerken, ışın normalden daha fazla sapar (Şekil 4). Burada gelme açısı kırılma açısından daha küçüktür:
 |
| Pirinç. 4. |
Bu durumların her ikisinin de tek bir formülle kapsandığı ortaya çıktı - herhangi iki şeffaf ortam için geçerli olan genel kırılma yasası.
Kırılma kanunu.
1) Gelen ışın, kırılan ışın ve ortam arasındaki ara yüzeyin normali, gelme noktasında çizilir, aynı düzlemde bulunur.
2) Gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı, ikinci ortamın kırılma indisinin birinci ortamın kırılma indisine oranına eşittir:
. (4)
"Hava-ortam" geçişi için önceden formüle edilmiş kırılma yasasının, bu yasanın özel bir durumu olduğunu görmek kolaydır. Aslında, formül (4)'ü varsayarak, formül (1)'e geleceğiz.
Şimdi kırılma indisinin, ışığın boşluktaki hızının belirli bir ortamdaki hızına oranı olduğunu hatırlayın: . Bunu (4) ile değiştirerek şunu elde ederiz:
. (5)
Formül (5), formülü (3) doğal bir şekilde genelleştirir. Gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı, birinci ortamdaki ışık hızının ikinci ortamdaki ışık hızına oranına eşittir.
toplam iç yansıma
Işık ışınları optik olarak daha yoğun bir ortamdan optik olarak daha az yoğun bir ortama geçtiğinde, ilginç bir fenomen gözlenir - tamamlandı iç yansıma. Bakalım neymiş.
Işığın sudan havaya geçtiğini kesin olarak kabul edelim. Rezervuarın derinliklerinde her yöne ışınlar yayan bir nokta ışık kaynağı olduğunu varsayalım. Bu ışınların bazılarını ele alacağız (Şekil 5).
Kiriş, suyun yüzeyine en küçük açıyla düşer. Bu ışın kısmen kırılır (ışın) ve kısmen suya geri yansır (ışın). Böylece, gelen ışının enerjisinin bir kısmı kırılan ışına aktarılır ve enerjinin geri kalanı yansıyan ışına aktarılır.
Işının gelme açısı daha büyüktür. Bu ışın da iki ışına bölünmüştür - kırılan ve yansıyan. Ancak orijinal ışının enerjisi aralarında farklı bir şekilde dağıtılır: kırılan ışın, ışından daha sönük olacaktır (yani, enerjiden daha küçük bir pay alacaktır) ve yansıyan ışın, buna bağlı olarak, ışından daha parlak olacaktır. ışın (enerjiden daha büyük bir pay alacaktır).
Gelme açısı arttıkça, aynı düzenlilik izlenebilir: gelen ışının enerjisinin artan bir payı yansıyan ışına ve giderek daha küçük bir pay kırılan ışına gider. Kırılan ışın giderek daha sönük hale gelir ve bir noktada tamamen kaybolur!
Bu kaybolma, kırılma açısına karşılık gelen gelme açısına ulaşıldığında meydana gelir. Bu durumda, kırılan ışının suyun yüzeyine paralel gitmesi gerekir, ancak gidecek bir şey yoktur - gelen ışının tüm enerjisi tamamen yansıyan ışına gider.
Gelme açısının daha da artmasıyla, kırılan ışın bile yok olacaktır.
Tanımlanan fenomen, toplam iç yansımadır. Su, belirli bir değere eşit veya daha büyük geliş açıları olan dışarıya doğru ışınlar yaymaz - bu tür tüm ışınlar tamamen suya geri yansıtılır. açı denir toplam yansımanın sınır açısı.
Değeri kırılma yasasından bulmak kolaydır. Sahibiz:
Ancak, bu nedenle
Yani su için toplam yansımanın sınır açısı şuna eşittir:
Toplam iç yansıma olgusunu evde kolayca gözlemleyebilirsiniz. Bir bardağa su dökün, kaldırın ve bardağın duvarından suyun yüzeyine biraz aşağıdan bakın. Yüzeyde gümüşi bir parlaklık göreceksiniz - toplam iç yansıma nedeniyle ayna gibi davranır.
Toplam iç yansımanın en önemli teknik uygulaması, Fiber optik. Fiber optik kabloya gönderilen ışık ışınları ( ışık kılavuzu) neredeyse eksenine paralel olarak, yüzeye geniş açılarla düşer ve tamamen, enerji kaybı olmadan kabloya geri yansıtılır. Tekrar tekrar yansıyan ışınlar daha da uzağa gider ve kayda değer bir mesafe boyunca enerji aktarır. Fiber optik iletişim, örneğin kablolu televizyon ağlarında ve yüksek hızlı İnternet erişiminde kullanılır.