Valguse täielik peegeldumine
Vaatame valguse levimist optiliselt tihedamast keskkonnast optiliselt hõredamasse keskkonda. Murdumisseaduse kohaselt murdub valgus pinna ristsirgest eemale (murdumisnurk on suurem langemisnurgast). Suurendades langemisnurka jõuame me paratamatult olukorrani, kus murdumisnurk saab võrdseks 90°-ga. Andmed valguse levimisel klaasist õhku on toodud tabelis.
KLAAS | ÕHK |
0° | 0° |
10° | 15° |
20° | 30° |
28° | 45° |
35° | 60° |
40° | 75° |
42° | 90° |
Tabelist näeme, et suurendades järk-järgult langemisnurka, jõuame me langemisnurga 42° korral olukorrani, kus kiir murdub 90° nurga all. Tegelikult ju see kiir enam õhku ei murdugi, vaid levib mööda kahe keskkonna lahutuspinda. Mis saab edasi? Suurendades veel langemisnurka, näeme, et kiir enam õhku ei välju, vaid pöördub klaasi tagasi. Kuna tegemist on keskkondade lahutuspinnalt peegeldunud kiirega, siis on langemisnurk võrdne murdumisnurgaga.
Sellist nähtust nimetatakse valguse täielikuks peegeldumiseks. Kogu valgus peegeldub keskkondade lahutuspinnalt tagasi.
Valguse üleminekut klaasist õhku illustreerivad järgmised joonised.
1. Valgus langeb keskkondade lahutuspinnale. Osa langevast valgusest murdub õhku, osa valgusest peegeldub pinnalt tagasi.
Varem rääkisime, et valguse levimisel ühest keskkonnast teise tekib alati kaks kiirt – peegeldunud kiir ja murdunud kiir. Eraldi valguse murdumist uurides me lihtsuse mõttes enamasti peegeldunud kiirt välja ei joonistanud.
2. Valgus murdub, kuid õhku ei levi. Murdunud kiir levib piki keskkondade lahutuspinda, osa valgusest peegeldub tagasi. Klaasist õhku minnes juhtub see 42° langemisnurga korral. Seda nurka nimetatakse täieliku peegeldumise piirnurgaks.
3. Täieliku peegeldumise piirnurgast suuremate nurkade korral peegeldub valgus 100-protsendiliselt optiliselt tihedamasse keskkonda tagasi. Tegemist on valguse täieliku peegeldumisega.
Optiline kaabel
Valguse täielikku peegeldumist kasutatakse optilistes kaablites. Optiline kaabel koosneb üksikutest läbipaistava aine kiududest – peenikestest niidikestest, mida nimetatakse valgusjuhtideks. Sellise kiu otsast suunatud valgus väljub kiu teisest otsast. Kiudu siseneb valgus täieliku peegeldumise piirnurgast suurema nurga all ja seetõttu ta kiu külgseinast väljuda ei saa. Kiudu võib painutada, kuid valgus kiu külje pealt ei välju.
Tänapäeval toob optiline kaabel meie kodudesse internetiühenduse ja telepildi.
Pean meeles
Täieliku peegeldumise korral peegeldub kogu valgus kahe keskkonna lahutuspinnalt samasse keskkonda tagasi.
