Kluczowa różnica między całkowitym odbiciem wewnętrznym a załamaniem polega na tym, że całkowite odbicie wewnętrzne to całkowity wygląd podwodny bez utraty jasności, podczas gdy załamanie to zmiana kierunku fali przechodzącej z jednego ośrodka do drugiego.
Całkowite wewnętrzne odbicie i załamanie to zjawiska optyczne, które są omawiane głównie w dziedzinie fizyki i chemii analitycznej.
Co to jest całkowite wewnętrzne odbicie?
Całkowite odbicie wewnętrzne lub TIR to zjawisko optyczne, które opisuje odbicie światła pod wodą, które pojawia się jako lustro bez utraty jasności. Ogólnie rzecz biorąc, ten rodzaj odbicia występuje, gdy fale w ośrodku wystarczająco uderzają o granicę z innym ośrodkiem, który występuje na zewnątrz. Tam fale mają tendencję do szybszego przemieszczania się w drugim ośrodku niż w pierwszym, a drugi ośrodek powinien być dla fal doskonale przezroczysty. Zazwyczaj całkowite odbicie wewnętrzne występuje w przypadku fal elektromagnetycznych, takich jak światło i mikrofale, ale może również wystąpić z niektórymi innymi falami, takimi jak fale dźwiękowe i wodne.
Możemy opisać całkowite wewnętrzne odbicie światła za pomocą półkolistego cylindrycznego bloku ze zwykłego szkła lub szkła akrylowego. Tam „pudełko promieni” rzuca wąską wiązkę światła promieniowo do wewnątrz. Następnie półkolisty przekrój szkła pozwala tej wąskiej wiązce światła pozostać prostopadłą do zakrzywionej części powierzchni powietrze/szkło, tym samym kontynuując w linii prostej w kierunku płaskiego obszaru powierzchni, ale kąt światła z płaska powierzchnia jest różna.
Rysunek 01: Całkowite wewnętrzne odbicie w akwarium
Przyjrzyjmy się teraz kilku codziennym przykładom pełnej wewnętrznej refleksji. Stojąc przy akwarium, mając oczy poniżej poziomu wody, widzimy ryby i zanurzone przedmioty odbijające się w powierzchni wody i powietrza. Tutaj jasność odbitego obrazu jest zwykle zaskakująca. Podobnie, gdy otwieramy oczy podczas pływania tuż pod powierzchnią wody, powierzchnia wygląda jak lustro odbijające obiekty poniżej, jeśli woda jest spokojna.
Co to jest załamanie?
Refrakcja to zmiana kierunku fali przechodzącej z jednego ośrodka do drugiego. Dzieje się tak również wtedy, gdy w tym samym medium zachodzi stopniowa zmiana. Światło jest najczęstszym obiektem zjawiska załamania, ale w grę wchodzą również inne fale, w tym fale dźwiękowe i fale wodne. Możemy określić wielkość załamania fali obserwując zmianę prędkości fali i początkowy kierunek propagacji fali w stosunku do kierunku zmiany prędkości.
Rysunek 02: Załamanie zgodne z prawem Snella
W przypadku światła załamanie jest zgodne z prawem Snella. Prawo to mówi, że dla danej pary ośrodków stosunek wartości sin kąta padania do kąta załamania jest równy stosunkowi prędkości fazowych w tych dwóch ośrodkach i równoważnie jest równy stosunkowi współczynników załamania dwóch mediów.
Zazwyczaj pryzmaty i soczewki optyczne wykorzystują załamanie światła w celu przekierowania światła, które występuje również w ludzkim oku. Tam współczynnik załamania materiałów ma tendencję do zmieniania się wraz z długością fali światła; w związku z tym zmienia się również kąt załamania. Nazywamy to „dyspersją” i powoduje, że pryzmaty i tęcze dzielą białe światło na składowe kolory widmowe.
Jaka jest różnica między całkowitym odbiciem wewnętrznym a załamaniem?
Całkowite wewnętrzne odbicie i załamanie to zjawiska optyczne omawiane głównie w fizyce i chemii analitycznej. Kluczowa różnica między całkowitym odbiciem wewnętrznym a załamaniem polega na tym, że całkowite odbicie wewnętrzne to całkowity wygląd podwodny bez utraty jasności, podczas gdy załamanie to zmiana kierunku fali przechodzącej z jednego ośrodka do drugiego.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między całkowitym odbiciem wewnętrznym a załamaniem w formie tabelarycznej.
Podsumowanie – Całkowite odbicie wewnętrzne a załamanie
Całkowite wewnętrzne odbicie i załamanie to dwa zjawiska optyczne. Kluczowa różnica między całkowitym odbiciem wewnętrznym a załamaniem polega na tym, że całkowite odbicie wewnętrzne to całkowity wygląd podwodny bez utraty jasności, podczas gdy załamanie to zmiana kierunku fali przechodzącej z jednego ośrodka do drugiego.
