Teljes fényvisszaverődés
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/dc/Teljes_f%C3%A9nyvisszaver%C5%91d%C3%A9s.jpg/220px-Teljes_f%C3%A9nyvisszaver%C5%91d%C3%A9s.jpg)
A teljes fényvisszaverődés (totálreflexió) egy optikai jelenség. Ha a fény egy optikailag sűrűbb közegből egy optikailag ritkább közeg határához érkezik, továbbá a beesési szög elég nagy, akkor a teljes fénymennyiség visszaverődik a határfelületről. A fényvisszaverődésnek ezt a változatát teljes fényvisszaverődésnek nevezzük. A jobb oldali képen a plexiből a levegő felületéhez érkező fénysugár teljes visszaverődése figyelhető meg.
A teljes fényvisszaverődés értelmezése
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/09/Tores_def_hu.svg/220px-Tores_def_hu.svg.png)
A teljes fényvisszaverődés leírásához szükséges fogalmak:
- Beesési pontnak nevezzük a két közeg határfelületén azt a pontot, ahova a (vizsgált) fénysugár beérkezik.
- Beesési merőlegesnek nevezzük a beesési ponton átmenő, két közeg határfelületére merőleges egyenest.
- Beesési szögnek hívjuk a beeső fénysugár és a beesési merőleges közti szöget.
- Visszaverődési szögnek nevezzük a visszaverődő fénysugár és a beesési merőleges közti szöget.
- Törési szögnek nevezzük a megtört fénysugár és a beesési merőleges közti szöget.
- Törésmutatónak nevezzük a fénytöréssel kapcsolatosan bevezetett fizikai mennyiséget, mely a beesési szög szinuszának és a törési szög szinuszának a hányadosa. A törésmutató a két közegre jellemző állandó. Igazolható, hogy értéke megegyezik a két közegben mérhető fénysebesség hányadosával.[1] Képlettel:
- Optikai sűrűség: Két közeg közül azt nevezzük optikailag sűrűbbnek, amelyben a fény kisebb sebességgel halad. (Mivel a fény sebessége vákuumban a legnagyobb, ezért a vákuum optikai sűrűsége a legkisebb.)
A jelenség létrejötte:
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fe/Hat%C3%A1rsz%C3%B6g_hu.svg/220px-Hat%C3%A1rsz%C3%B6g_hu.svg.png)
Ha a fény optikailag sűrűbb közegből egy optikailag ritkább közeg határfelületéhez érkezve megtörik, akkor c1 < c2. A fenti összefüggésből következik, hogy ilyenkor α < β, azaz a törési szög nagyobb, mint a beesési szög. Ha növeljük a beesési szöget, a törési szög is nő, mígnem eléri a 90°-ot. Ekkor a fény nem lép be a második közegbe, hanem annak felülete mentén halad tovább. Azt a beesési szöget, amelynél a törési szög β = 90°, határszögnek nevezzük. Jelölése: αh. A határszög értéke a törésmutatóból kiszámítható:
A beesési szög és a határszög nagyságától függően három eset lehetséges:
- Ha α < αh, a fény belép a második közegbe, megtörik, és a beesési merőlegessel β szöget bezárva halad tovább.
- Ha α = αh, a fény a két közeg határfelülete mentén halad tovább.
- Ha α > αh, a fény nem törik meg, hanem teljes egészében visszaverődik. Ezt a jelenséget teljes visszaverődésnek vagy totálreflexiónak nevezzük.
Felfedezése
A teljes fényvisszaverődést Vitello fedezte fel a 13. században. A fénytörés alapján 1611-ben Johannes Kepler adott magyarázatot a jelenségre. A határszög és a törésmutató közti összefüggést 1802-ben William Hyde Wollaston ismerte fel.[2]
Gyakorlati alkalmazásai
Mivel a legjobb minőségű tükrök is csak a fény 95 százalékát[3] verik vissza, egyes optikai eszközökben a tükrök helyett a teljes fényvisszaverődést használják a fény irányának megváltoztatására. Ilyen alkalmazások például:
- Visszatükrözés (retroreflexió) megvalósítása. (Hármasszöglet, "macskaszem", fényvisszaverő fóliák és festékek stb.)
- Képfordító prizma.
- Refraktométerek (törésmutató meghatározására alkalmas mérőeszközök) egyes típusai.
- Optikai szál.
Fényképek
- Teljes fényvisszaverődés plexi-levegő határán 2.
- Visszatükrözés derékszögű prizmán 1.
- Visszatükrözés derékszögű prizmán 2.
- Visszatükrözés derékszögű prizmán 3.
- Hal és tükörképe (teljes visszaverődéssel)
- Hármasszöglet 1.
- Hármasszöglet 2.
- Hármasszöglet 3.
- "Macskaszem" kerékpár kerekén
- "Macskaszem" közelről
- Fényvisszaverő fólia kerékpáros cipőn
- Szőlő cukorfokának mérése refraktométerrel
- Optikai kábel 4 szállal.
- Optikai szál lézerrel
Lásd még
- Fermat-elv
- Fénytörés
- Fényvisszaverődés
- Geometriai optika
- Optika
- Tükör
- Visszatükrözés
Források
További információk
![Commons:Category:Total internal reflection](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Commons-logo.svg/50px-Commons-logo.svg.png)
![Commons:Category:Optical experiments](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Commons-logo.svg/50px-Commons-logo.svg.png)
- A fény terjedése
- FizKapu/Animátor: Fénytörés 2. (és teljes fényvisszaverődés)
- FizKapu/Animátor: Fényvisszaverő prizma 1.
- FizKapu/Animátor: Fényvisszaverő prizma 2.
- Fizikakönyv.hu – A teljes fényvisszaverődés