Reflexia totală. Aplicații.

Fizica, Clasa a VIIIaAutor Cristina Nicolăiță

Reflexia totală. Aplicații.

Ce este reflexia totală?

Fenomenul de reflexie totală apare la suprafața de separare dintre două medii transparente, mediul 1, unde se află sursa de lumină, având un indice de refracție mai mare decât mediul 2 (n1 > n2). Ex: apă - aer; sticlă - aer.

Ce este reflexia totală?

Pentru o anumită valoare a unghiului de incidență, numit unghi limită l, unghiul de refracție va avea valoarea de 90°. Pentru valori ale unghiului de incidență mai mari decât unghiul limită (i > l), lumina nu mai trece în mediul 2, întorcându-se în totalitate în mediul 1.

IMPORTANT!

Reflexia totală este fenomenul în care are loc numai fenomenul de reflexie, fără formarea razei refractate ( unghiul de refracție este de 90° ).Pentru a avea loc fenomenul de reflexie totală trebuie îndeplinite două condiții: *Indicele de refracție al primului mediu să fie mai mare decât al celui de-al doilea mediu, adică n1 > n2 ; *Unghiul de incidență să fie mai mare decât unghiul limită ( notat cu l ), unghi specific fiecărei perechi de medii care îndeplinește condiția n1 > n2 .

Unghiul limită l

De exemplu: * pentru sticlă cu n = 1,5 și aer, unghiul limită este de 41,8° *pentru apă cu n = 1,333 și aer unghiul limită este 48,6°.

Dacă scriem legea a II a a refracției pentru punctul de incidență I2: sinl/sinr = n2/n1 dar r = 90°, deci sinr = 1, vom obține sinl = n2/n1

Aplicații. Fibre optice

Fibrele de sticlă, numite și fibre optice, propagă lumina prin multiple reflexii totale. Fibrele optice transmitinformațiile sub formă de semnale luminoase.

În telefonie și în medicină sunt folosite fibre optice constituite dintr-un miez de sticlă acoperit cu o manta cu diametrul total de 100-300 μm și straturi de protecție. Indicele de refracție al miezului este cu 1-2% mai mare decât cel din manta,asigurându-se astfel ghidarea luminii prin reflexii interne totale.

Endoscopul este un tub optic dotat cu un sistem de iluminare si utilizat pentru practicarea unei endoscopii- investigație medicală.În industrie, cu o astfel de cameră se pot obtine imagini din locuri unde nu există acces ușor, cum ar fi țevi, canale, reparații automobile, locuri foarte înguste etc.

Diamantul

În stare brută, neșlefuit, diamantul pare a fi o piatră oarecare, cu aspect de sticlă. Doar după tăiere și șlefuire, două operațiuni de care depinde calitatea și valoarea finală a pietrei prețioase, se obține aspectul inconfundabil al diamantului

Mirajul/ Fata morgana

Fenomen optic, frecvent în zonele foarte calde sau foarte reci, care face ca obiectele aflate la orizont (sau dincolo de el) să apară ca reflectate în apă, cu imaginea răsturnată (simplă sau multiplicată). Se datorează devierii razelor de lumină prin refracție / reflexie totală la trecerea printr-un mediu neomogen, în particular prin straturi de aer aflate la temperaturi diferite.

Credit: Reed Scherer (distribuit via imaggeo.egu.eu)

Multe alte instrumente optice sau obiecte decorative își bazează funcționarea pe reflexia totală. Găsește cât mai multe aplicații, realizează un eseu și prezintă-l colegilor tăi.Succes!

Această resursă a fost creată în cadrul proiectului „Curriculum Relevant, Educație Deschisă pentru toți” CRED