По́вне вну́трішнє відбиття́ (англ. total internal reflection) — явище, що спостерігається при поширенні хвиль різної фізичної природи в середовищах, фізичні властивості яких змінюються в просторі. Для ілюстрації змісту явища часто використовують дані про поширення хвиль в кусково неоднорідному середовищі. Для простоти із різних можливих типів хвиль вибирають плоскі хвилі. В цьому випадку хвильова картина може наочно відображатися певною геометричною картиною. Розглянемо спочатку приклад, що показує сутність явища, стосовно плоских електромагнітних хвиль. Конкретно мова йде про падіння косих світлових променів із середовища із більшою оптичною густиною в середовище із меншою оптичною густиною.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODFMelV6TDFKbFpteGxlR2x2Ymw5MGIzUmhiR1ZmYVc1MFpYSnVaUzV3Ym1jdk16QXdjSGd0VW1WbWJHVjRhVzl1WDNSdmRHRnNaVjlwYm5SbGNtNWxMbkJ1Wnc9PS5wbmc=.png)
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOW1MMlkwTDFSSlVsOXBibDlRVFUxQkxtcHdaeTh6TURCd2VDMVVTVkpmYVc1ZlVFMU5RUzVxY0djPS5qcGc=.jpg)
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODFMelZqTDFSdmRHRnNYMmx1ZEdWeWJtRnNYM0psWm14bFkzUnBiMjVmYjJaZlEyaGxiRzl1YVdGZmJYbGtZWE11YW5Cbkx6TXdNSEI0TFZSdmRHRnNYMmx1ZEdWeWJtRnNYM0psWm14bFkzUnBiMjVmYjJaZlEyaGxiRzl1YVdGZmJYbGtZWE11YW5Cbi5qcGc=.jpg)
На малюнку праворуч показані дві можливі ситуації, які виникають при падінні світла з оптично густішого середовища. При малих кутах падіння (ця ситуація зображена червоним) світло частково проникає в інше середовище, частково відбивається на границі розділу. Кут заломлення визначається законом Снеліуса і є більшим за кут падіння.
Синім показана ситуація, яка виникає тоді, коли
- ,
де n1 та n2 — показники заломлення середовищ (n1 > n2). В такому випадку світловий промінь не проникає далі й повністю відбивається від границі.
Повне внутрішнє відбиття спостерігається для великих кутів падіння, які перевищують критичний кут
- .
Світло все ж таки проникає в середовище із меншим показником заломлення на незначну глибину. Це явище використовується в методі порушеного повного внутрішнього відбиття для дослідження приповерхневих шарів тіл.
Явище повного внутрішнього відбиття легко спостерігати, якщо пірнути у воду й глянути вгору. Синє небо над головою буде видно лише в межах певного кола.
Практично така ж картина спостерігається при падінні акустичної (звукової) хвилі на границю між двома акустичними середовищами з різними величинами хвильового опору.
У випадку пружних тіл ситуація виглядає дещо складніше, оскільки в них можуть поширюватися поздовжні та поперечні хвилі, які передають енергію від одного типу хвиль до іншого при проходженні границі між двома середовищами.
Явище використовується у хвилеводах, зокрема оптичних волоконних лініях, де світло запускається в оптичне волокно із доволі високими показником заломлення. Світло не може вирватися із волокна, навіть якщо це волокно зігнути чи скрутити в бухту, бо кут падіння залишається меншим за критичний кут повного внутрішнього відбиття.
Явищем повного внутрішнього відбиття зумовлено також існування в океані підводного звукового каналу, в якому хвилі поширюються без взаємодії з поверхнею океану та дном. Така поведінка звукових хвиль зумовлена суттєвою залежністю акустичних властивостей водного середовища від глибини. Ця зміна по глибині в океані таких характеристик, як температура, солоність, стисливість характеризується терміном стратифікація.
Примітки
- Грінченко В. Т., Вовк І. В., Маципура В. Т. — К.: Наукова думка, 2007.
- Гринченко В. Т., Мелешко В. В. — К.: Наукова думка, 1981.
Джерела
- Борн М., Вольф Э. Основы оптики. — Изд. 2-е. Перевод с английского. — М : Наука, 1973. — 713 с.
- Грінченко В. Т., . Вовк І. В., Маципура В. Т. Основи акустики: Навчальний посібник. — К.: Наукова думка, 2007, — 640 с. — .
- Гринченко В. Т., Мелешко В. В. Гармонические колебания и волны в упругих телах. — К.: Наукова думка, 1981. — 284 с.
![]() | Це незавершена стаття з фізики. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Po vne vnu trishnye vidbittya angl total internal reflection yavishe sho sposterigayetsya pri poshirenni hvil riznoyi fizichnoyi prirodi v seredovishah fizichni vlastivosti yakih zminyuyutsya v prostori Dlya ilyustraciyi zmistu yavisha chasto vikoristovuyut dani pro poshirennya hvil v kuskovo neodnoridnomu seredovishi Dlya prostoti iz riznih mozhlivih tipiv hvil vibirayut ploski hvili V comu vipadku hvilova kartina mozhe naochno vidobrazhatisya pevnoyu geometrichnoyu kartinoyu Rozglyanemo spochatku priklad sho pokazuye sutnist yavisha stosovno ploskih elektromagnitnih hvil Konkretno mova jde pro padinnya kosih svitlovih promeniv iz seredovisha iz bilshoyu optichnoyu gustinoyu v seredovishe iz menshoyu optichnoyu gustinoyu Povne vnutrishnye vidbittya sinij promin Povne vnutrishnye vidbittya u bloci z organichnogo sklaPovne vnutrishnye vidbittya mozhna sposterigati na granici podilu voda povitrya Na malyunku pravoruch pokazani dvi mozhlivi situaciyi yaki vinikayut pri padinni svitla z optichno gustishogo seredovisha Pri malih kutah padinnya cya situaciya zobrazhena chervonim svitlo chastkovo pronikaye v inshe seredovishe chastkovo vidbivayetsya na granici rozdilu Kut zalomlennya viznachayetsya zakonom Sneliusa i ye bilshim za kut padinnya Sinim pokazana situaciya yaka vinikaye todi koli n1n2sin 8 gt 1 displaystyle frac n 1 n 2 sin theta gt 1 de n1 ta n2 pokazniki zalomlennya seredovish n1 gt n2 V takomu vipadku svitlovij promin ne pronikaye dali j povnistyu vidbivayetsya vid granici Povne vnutrishnye vidbittya sposterigayetsya dlya velikih kutiv padinnya yaki perevishuyut kritichnij kut 8c arcsinn2n1 displaystyle theta c text arcsin frac n 2 n 1 Svitlo vse zh taki pronikaye v seredovishe iz menshim pokaznikom zalomlennya na neznachnu glibinu Ce yavishe vikoristovuyetsya v metodi porushenogo povnogo vnutrishnogo vidbittya dlya doslidzhennya pripoverhnevih shariv til Yavishe povnogo vnutrishnogo vidbittya legko sposterigati yaksho pirnuti u vodu j glyanuti vgoru Sinye nebo nad golovoyu bude vidno lishe v mezhah pevnogo kola Praktichno taka zh kartina sposterigayetsya pri padinni akustichnoyi zvukovoyi hvili na granicyu mizh dvoma akustichnimi seredovishami z riznimi velichinami hvilovogo oporu U vipadku pruzhnih til situaciya viglyadaye desho skladnishe oskilki v nih mozhut poshiryuvatisya pozdovzhni ta poperechni hvili yaki peredayut energiyu vid odnogo tipu hvil do inshogo pri prohodzhenni granici mizh dvoma seredovishami Yavishe vikoristovuyetsya u hvilevodah zokrema optichnih volokonnih liniyah de svitlo zapuskayetsya v optichne volokno iz dovoli visokimi pokaznikom zalomlennya Svitlo ne mozhe virvatisya iz volokna navit yaksho ce volokno zignuti chi skrutiti v buhtu bo kut padinnya zalishayetsya menshim za kritichnij kut povnogo vnutrishnogo vidbittya Yavishem povnogo vnutrishnogo vidbittya zumovleno takozh isnuvannya v okeani pidvodnogo zvukovogo kanalu v yakomu hvili poshiryuyutsya bez vzayemodiyi z poverhneyu okeanu ta dnom Taka povedinka zvukovih hvil zumovlena suttyevoyu zalezhnistyu akustichnih vlastivostej vodnogo seredovisha vid glibini Cya zmina po glibini v okeani takih harakteristik yak temperatura solonist stislivist harakterizuyetsya terminom stratifikaciya PrimitkiGrinchenko V T Vovk I V Macipura V T K Naukova dumka 2007 Grinchenko V T Meleshko V V K Naukova dumka 1981 DzherelaBorn M Volf E Osnovy optiki Izd 2 e Perevod s anglijskogo M Nauka 1973 713 s Grinchenko V T Vovk I V Macipura V T Osnovi akustiki Navchalnij posibnik K Naukova dumka 2007 640 s ISBN 978 966 00 0622 5 Grinchenko V T Meleshko V V Garmonicheskie kolebaniya i volny v uprugih telah K Naukova dumka 1981 284 s Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi