מה הכוונה בהשתקפות מוחלטת?
ניתן להבין את הרעיון של השתקפות מוחלטת רק אם יש בידע בסיסי של שבירת אור. השתקפות מוחלטת היא תופעה אופטית מעניינת המשמשת במדריכי אור.
שבירת אור - אתה צריך ידע מוקדם זה
האור מתפשט בקו ישר כאשר "שום דבר לא מפריע לו". הדוגמה הטובה ביותר לכך הן לא רק קרני לייזר, אלא גם קרני השמש דרך יער עלים.
- עם זאת, אם האור נכנס לתווך אחר (שקוף), מים, זכוכית או יהלום, כיוון התפשטות קרן האור משתנה.
- אתם בוודאי מכירים את כל הניסוי הקשור לבית הספר שבו "כפפה" קרן אור כאשר עברה מאוויר לזכוכית או למים. וכנראה שראית את התופעה הזו על הרגליים במים רדודים.
- אגב, הסיבה הפיזית לשבירה זו נעוצה במהירות שבה האור מתפשט בחומרים השונים. כך שהוא איטי יותר במים (ורוב הכוסות) מאשר באוויר או בוואקום.
- אגב, כאשר קרן האור כפופה, זָוִית קטן יותר בנקודת ההיארעות - זו הדרך הטובה ביותר להבין את חוק השבירה (שנוסחה מתמטית).
הזווית הביקורתית - הסבר פשוט
הזווית הביקורתית היא כמות שקשורה לתופעת ההשתקפות הכוללת. …
השתקפות טוטאלית - זה מה שזה אומר
- כעת סובב את שביל האור בעיני רוחך: קרן האור צריכה להגיע מהמים לאוויר, למשל מתאורה באקווריום או בבריכת שחייה.
- כהפוך לחוק השבירה המתואר, "זווית הקינק" גדלה.
- כעת הגדל בהדרגה את הזווית שבה האור יוצא מהמים.
- בשלב מסוים תגיע למקרה גבולי בולט: קרן האור אינה נכנסת לאוויר הסמוך, אלא מברשת לאורך פני המים.
- אם תבחר בקרן אור עוד יותר מלוכסנת, היא כבר לא יכולה לעזוב את המים והיא משתקפת בממשק. מקרה זה מובן במונח "השתקפות טוטאלית".
- השתקפות מוחלטת אפשרית רק אם אור רוצה לעבור מחומר צפוף (אופטי) כגון מים או זכוכית לחומר דק יותר (אופטית) כגון אוויר או גזים אחרים. מזווית קריטית מסוימת, זה כבר לא אפשרי, והשתקפות מוחלטת מתרחשת בממשק.
- אחד היישומים החשובים ביותר להשתקפות טוטאלית ניתן למצוא במדריכי אור או כבלי סיבים אופטיים. בכבלים כאלה ניתן להעביר מידע למרחקים ארוכים באמצעות אור לייזר, שכן האור אינו יכול (או בקושי) לעזוב את המוליך עקב השתקפות מוחלטת. אנדוסקופים משמשים גם ברפואה.
עד כמה אתה מוצא מאמר זה מועיל?