ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ


ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ
ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ

       
отражение эл.-магн. излучения (в частности, света) при его падении на границу раздела двух прозрачных сред из среды с большим показателем преломления. П. в. о. осуществляется, когда угол падения i превосходит нек-рый предельный (критический) угол iкр. При i>iкр преломление во вторую среду прекращается. Впервые П. в. о. описано нем. учёным И. Кеплером. После открытия Снелля закона преломления стало ясно, что в рамках геометрической оптики П. в. о.— прямое следствие этого закона: угол преломления j не может превышать 90° (рис.). Величина iкp определяется из условия sin iкр=1/n, где n — относит. показатель преломления сред. Значения n и, следовательно, iкр несколько отличаются для разных длин волн излучения (дисперсия света).
ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ
Полное внутр. отражение (луч б) происходит при углах падения света на поверхность оптически менее плотной среды, превышающих критич. угол iкр для к-poro угол преломления j=90° (луч 5); А — источник света. Показатель преломления нижней среды больше показателя преломления верхней.
При П. в. о. эл.-магн. энергия полностью возвращается в оптически более плотную среду. Поле во вторую (менее плотную) среду проникает лишь на характерное расстояние порядка длины волны l, и его амплитуда экспоненциально затухает с удалением от границы раздела. П. в. о. сопровождается продольным и поперечным сдвигами отражённого луча по сравнению с падающим на расстоянии =l, что экспериментально проявляется в смещении отражённого пучка.
Значение коэфф. отражения при П. в. о. превосходит его самые большие значения при зеркальном отражении от полированных поверхностей и практически с высокой точностью равно 1. Кроме того, этот коэфф. не зависит от l (при условии, что для этой длины волны П. в. о. вообще имеет место), и даже при многократном П. в. о. спектральный состав (цвет) сложного излучения не меняется. Поэтому П. в. о. широко используется во мн. оптич. приборах, в линиях передачи света (см. ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА, ОТРАЖАТЕЛЬНЫЕ ПРИЗМЫ, СВЕТОВОД). Важное значение для спектроскопии конденсир. сред имеет вызванное поглощением света во второй среде нарушенное полное внутреннее отражение.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ

- отражение эл.-магн. излучения (в частности, света) при его падении на границу двух прозрачных сред с показателями преломления 4003-94.jpgи 4003-95.jpgиз среды с большим показателем преломления (4003-96.jpg) под углом 4003-97.jpg для к-рого 4003-98.jpg 4003-99.jpg Наим. угол падения 4003-100.jpg при к-ром происходит П. в. о., наз. предельным (критическим) или углом полного отражения. Впервые П. в. о. описано И. Кеплером (J. Kepler) в 1600. Поток излучения, падающий при углах 4003-101.jpgиспытывает полное отражение от границ раздела, целиком возвращается в среду с 4003-102.jpg т. о. коэф. отражения R = 1. В оптически менее плотной среде 4003-103.jpgв области вблизи границы существует конечное значение эл.-магн. поля, однако поток энергии через границу отсутствует, т. к. перпендикулярная поверхности компонента Пойнтинга вектора, усреднённая по времени, равна нулю. Это означает, что энергия проходит через границу дважды (входит и выходит обратно) и распространяется лишь вдоль поверхности среды в плоскости падения. Глубина проникновения излучения в среду 4003-104.jpgопределяется как расстояние, на к-ром амплитуда эл.-магн. поля в оптически менее плотной среде убывает в 4003-105.jpgраз. <Эта глубина зависит от относит. показателя преломления 4003-106.jpg длины волны 4003-107.jpgp угла 4003-108.jpgВблизи 4003-109.jpgглубина проникновения наибольшая, с ростом угла вплоть до 4003-110.jpg плавно спадает до пост. значения.

Поле эл.-магн. излучения в среде 4003-111.jpg существенно отличается от поля проходящей поперечной волны, т. к. в среде 4003-112.jpgкомпонента амплитуды электрич. вектора в направлении распространения волны не равна нулю. Все три компоненты х, у, z амплитуды волны имеют конечные значения при всех углах и в области 4003-113.jpgмогут значительно превышать 4003-114.jpgпо величине нач. значение амплитуды падающей волны (см. Нарушенное полное внутреннее отражение).

Схема распространения латеральной волны при полном внутреннем отражении вблизи критического угла пучка света с конечным поперечным сечением: 7 - падающий пучок; 2 - геометрически отражённый пучок; 3- латеральная волна; Д - диафрагма.

4003-115.jpg

Процесс распространения эл.-магн. излучения при П. в. о. в случае ограниченных пучков сопровождается продольным и поперечным смещением падающего пучка. Величина продольного смещения 4003-116.jpgзависит от состояния поляризации пучка, угла падения 4003-117.jpgвеличины 4003-118.jpg и вблизи 4003-119.jpg равна

4003-120.jpg

Для излучения, поляризованного в плоскости падения (р-полярнзация),для излучения, поляризованного перпендикулярно

4003-121.jpg

плоскости падения (s-пoляризация), 4003-122.jpg = 1. Величина смещения пучка при П. в. о. коррелирует с глубиной проникновения эл.-магн. излучения в оптически менее плотную среду 4003-123.jpg Величина смещения 4003-124.jpgсравнима с глубиной проникновения и по порядку величины близка 4003-125.jpg

При П. в. о. p- и s -компоненты поляризованного излучения испытывают различный по величине сдвиг фаз, поэтому линейно поляризованное излучение после отражения становится эллиптически поляризованным. Разность фаз р- и s -компонент определяется из выражения

4003-126.jpg

Величина 4003-127.jpgимеет минимум в области углов 4003-128.jpg Подбирая подходящий угол падения и значение 4003-129.jpg можно получить сдвиг фаз, равный 4003-130.jpgдля двух отражений величина сдвига удваивается. Такой приём используется в поляризац. устройствах (призма - ромб Френеля, см. Поляризационные приборы )для преобразования линейно поляризованного излучения в круговое.

Вследствие дифракции, обусловленной конечными размерами падающего пучка, при П. в. о. наряду с рассмотренным продольным смещением пучка наблюдается латеральная ("побочная") волна, распространяющаяся вдоль поверхности, к-рая играет роль своеобразного волновода (рис.). Латеральная волна возникает при угле, превышающем f кr всего на 4003-131.jpg и распространяется на расстояние, на неск. порядков превышающее величину продольного смещения регулярной волны, имеющей интенсивность, близкую к единице. Интенсивности 4003-132.jpg и 4003-133.jpg пучков отражённой латеральной волны для р- и s-поляризованного излучения уменьшаются вдоль поверхности пропорционально кубу расстояния, на к-рое произошло смещение волны, и относятся между собой как 4003-134.jpg В опыте с гелиево-кад-миевым лазером для границы вода - воздух латеральная волна регистрировалась на расстоянии до 7 см. Для расстояния 3 см и 4003-135.jpg= 441,6 нм интенсивность волны составляла 4003-136.jpgот мощности падающего пучка света.

В отличие от селективного отражения металлов, к-рое может быть весьма высоким (но всегда коэф. отражения R < 1), при П. в. о. для прозрачных сред R = 1 для всех 4003-137.jpgи не зависит практически от числа отражений. Следует, однако, отметить, что отражение от механически полированной поверхности из-за рассеяния в поверхностном слое чуть меньше единицы на величину 4003-138.jpg Потери на рассеяние при П. в. о. от более совершенных границ раздела, напр. в волоконных световодах, ещё на неск. порядков меньше. Высокая отражат. способность границы в условиях П. в. о. широко используется в интегральной оптике, оптич. линиях связи, световодах и оптич. призмах. Высокая крутизна коэф. отражения вблизи f кр лежит в основе измерит. устройств, предназначенных для определения показателя преломления (см. Рефрактометр). Особенности конфигурации эл.-магн. поля в условиях П. в. о., а также свойства латеральной волны используются в физике твёрдого тела для исследования поверхностных возбуждённых колебаний (плаз-монов, поляритонов), находят широкое применение в спектроскопич. методах контроля поверхности на основе нарушенного П. в. о., комбинационного рассеяния света, люминесценции и для обнаружения весьма низких значений концентраций молекул и величин поглощения, вплоть до значений безразмерного показателя поглощения 4003-139.jpg

Лит.: Бреховских Л. М., Волны в слоистых средах, 2 изд., М., 1973; Кизель В. А., Отражение света, М., 1973; Калитеевский Н. И., Волновая оптика, 2 изд., М., 1978. В. М. Золотарёв.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ" в других словарях:

  • Полное внутреннее отражение — Полное внутреннее отражение. При прохождении света из среды с n1 > n2 происходит полное внутреннее отражение, если угол падения a2 > aпр; при угле падения a1 < aпр происходит преломление света. ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ электромагнитных волн,… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Полное внутреннее отражение —         отражение оптического излучения (См. Оптическое излучение) (света) или электромагнитного излучения другого диапазона (например, радиоволн) при его падении на границу раздела двух прозрачных сред из среды с большим преломления показателем… …   Большая советская энциклопедия

  • ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ — электромагнитных волн, происходит при прохождении их из среды с большим показателем преломления n1 в среду с меньшим показателем преломления n2 под углом падения a, превышающим предельный угол aпр, определяемый соотношением sinaпр=n2/n1. Полным… …   Современная энциклопедия

  • ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ — ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ, ОТРАЖЕНИЕ без ПРЕЛОМЛЕНИЯ света на границе. При прохождении света из более плотной среды (например, стекло) в менее плотную (вода или воздух) существует зона углов преломления, в которой свет не проходит через границу …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • полное внутреннее отражение — Отражение света от среды оптически менее плотной с полным возвращением в среду, из которой он падает. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.] Тематики… …   Справочник технического переводчика

  • ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ — электромагнитных волн происходит при их наклонном падении на границу раздела 2 сред, когда излучение проходит из среды с большим показателем преломления n1 в среду с меньшим показателем преломления n2, а угол падения i превышает предельный угол… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Полное внутреннее отражение — Внутреннее отражение  явление отражения электромагнитных волн от границы раздела двух прозрачных сред при условии, что волна падает из среды с большим показателем преломления. Неполное внутреннее отражение  внутреннее отражение, при условии, что… …   Википедия

  • полное внутреннее отражение — электромагнитных волн, происходит при наклонном падении на границу раздела 2 сред, когда излучение проходит из среды с большим показателем преломления n1 в среду с меньшим показателем преломления n2, а угол падения i превышает предельный угол iпр …   Энциклопедический словарь

  • ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ — эл магн. волн, происходит при наклонном падении на границу раздела 2 сред, когда излучение проходит из среды с большим показателем преломления n1 в среду с меньшим показателем преломления n2, а угол падения i превышает предельный угол iпр.… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • полное внутреннее отражение — visiškasis vidaus atspindys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. total internal reflection vok. innere Totalreflexion, f rus. полное внутреннее отражение, n pranc. réflexion intégrée interne, f; réflexion totale interne, f …   Fizikos terminų žodynas

Книги

Другие книги по запросу «ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.