Heijastus vs. sisäinen heijastus
Heijastus ja sisäinen heijastus ovat erittäin tärkeitä aaltojen fysikaalisia ominaisuuksia. Yleensä kun aalto osuu esineeseen, tuloksena olevaa aallon suunnan muutosta kutsutaan heijastukseksi. Tärkein ja tunnetuin tosiasia heijastuksesta on kyky nähdä esineitä, kun valonsäteet heijastuvat kohteesta silmään. Itse asiassa sisäisestä kokonaisheijastuksesta keskustellaan enimmäkseen valon heijastuksen alla. Aaltoheijastusta ja täydellistä sisäistä heijastusta on monia teknisesti, kuten ultraäänitekniikka ja kaikuluotaintekniikka ja kuituoptiikka. Koska tämä on laaja aaltomekaniikan alue, keskustelemme tässä keskustelussa lyhyesti lähinnä valon heijastumisesta ja täydellisestä sisäisestä heijastumisesta ja valon heijastuslaeista.
Heijastus
Kuten mainittiin, tuloksena olevaa aallon suunnan muutosta, kun se iskeytyy mihin tahansa esteeseen, kutsutaan heijastukseksi. Kun se kohdistuu valonsäteisiin, heijastus tapahtuu, kun valo osuu kiiltäviin kiillotettuihin pintoihin (heijastava aine). Heijastukseen liittyy kaksi yksinkertaista geometristä sääntöä; tuleva säde, normaali ja heijastunut säde ovat kaikki samassa tasossa ja tulokulma on yhtä suuri kuin heijastuskulma. Tässä tapahtuva säde määritellään pinnalle lähestyväksi säteeksi. Tapahtumapiste on paikka, jossa tuleva säde osuu pintaan. Normaali on viiva, joka on piirretty kohtisuorassa pintaa vastaan tulopisteessä. Heijastunut säde on se osuussäde, joka lähtee pinnalta tulopisteessä. Valoheijastuksia on kahdenlaisia, joita kutsutaan heijastukseksi ja hajaheijastukseksi. Spekulaarinen heijastus tapahtuu, kun yhdensuuntaiset tulosäteet törmäävät sileään pintaan, joka heijastaa yhdensuuntaista, ja hajaheijastus tapahtuu, kun yhdensuuntaiset tulisäteet törmäävät karkealle pinnalle heijastamalla epäsäännöllisesti kaikkiin suuntiin johtuen pinnan epätasaisista tasoista.
Täydellinen sisäinen heijastus
Jos ja vain silloin, valonsäteet kulkevat tiheämmän väliaineen läpi kevyempään väliaineeseen tai toisin sanoen väliaineen läpi, jolla on korkea taitekerroin (n1) ja matala taitekerroin (n2) väliaine (n1> n2) ja tulokulma on suurempi kuin kriittinen kulma, saa aikaan tulevan säteen täydellisen heijastumisen kulkematta kevyempään väliaineeseen. Tässä kriittinen kulma määritellään tulokulmaksi, joka tekee taitetun kulman 90 astetta. Tätä käsitettä käytetään kuituoptiikassa tiedon saamiseksi lyhyessä ajassa ja kirkkaiden kimaltavien timanttien saamiseksi, leikataan tämän ilmiön käyttämiseksi.
Mikä on ero heijastuksen ja sisäisen heijastuksen välillä?
· Heijastus ja sisäinen heijastus ovat aaltojen fysikaalisia ominaisuuksia. Heijastus tapahtuu kaikenlaisilla aalloilla, mutta täydellinen sisäinen heijastus tapahtuu vain valonsäteillä.
· Täydellinen sisäinen heijastus tapahtuu, kun valo kulkee tiheämmän väliaineen läpi kevyempään väliaineeseen. Mutta pohdintaa varten ei ole harkittavaa tällaista rajoitusta.
· Aallon heijastuksessa esiintyy sekä heijastus- että taittokykyisiä (toisen väliaineen läpi kulkevia) aaltoja. Mutta sisäisessä täydellisessä heijastuksessa tapahtuu vain heijastussäde.
· Kokonaissisäisessä heijastuksessa tulevan säteen ja heijastuneen säteen energia ovat samat. Pohdinnassa se ei kuitenkaan ole.
