Kiadó: Online Forgalomnövelő Marketing Kft.
Közzétéve:
A prizmás optikák ismertetőiben gyakori a teljes belső visszaverődés kifejezés. A szóban forgó jelenség meghatározott anyaghatárra és beesési helyzetre vonatkozik. Segíthet hatékonyan elfordítani a fény útját, de a kész műszer fényáteresztését önmagában nem mondja meg. A „teljes” szó hatókörének megértése ezért vásárlóként is hasznos.
Két feltételnek kell teljesülnie
Az OpenStax fénytani leírása szerint teljes belső visszaverődés akkor lehetséges, ha a fény nagyobb törésmutatójú közegből érkezik egy kisebb törésmutatójú közeg határára, és a beesési szög meghaladja a kritikus szöget. A szöget a felületre merőleges irányhoz mérjük. Ez különösen fontos, mert a felület síkjához mért szög más szám lenne.
A kritikus szögre sin θc = n₂/n₁, vagyis θc = arcsin(n₂/n₁) adódik, ahol n₁ > n₂. Ez az ideális, elnyelésmentes anyaghatár modellje. A határszögnél a megtört sugár iránya a felület síkjába esik; a kritikus szögnél nagyobb beeséshez tartozik a teljes belső visszaverődés tartománya.
Három saját számítás ugyanahhoz a külső közeghez
Legyen a második közeg törésmutatója egyszerűsítve 1,00. Három feltételezett első közeghez számolunk: n₁ = 1,50; 1,60; 1,70. A kritikus szögek rendre körülbelül 41,81°; 38,68° és 36,03°. Ezek kitalált anyagadatokból számított értékek, nem három termék vagy üvegminőségi osztály.
| Első közeg törésmutatója | Kritikus szög a merőlegestől |
|---|---|
| 1,50 | 41,81° |
| 1,60 | 38,68° |
| 1,70 | 36,03° |
Az első sor feltételei mellett a 45°-os beesés a kritikus szög fölött van, a 30°-os alatta. Ugyanaz az anyagpár tehát a beesés irányától függően eltérően viselkedik. Az eredményből az is látszik, hogy a második közeg is része a feladatnak: az 1,00 helyett más n₂ értékkel újra kellene számolni a határt.
Mit nem foglal magába a teljes visszaverődés?
A modell egy határfelület egy adott visszaverődését írja le. Egy kész optikában a fény előtte és utána is halad: belépő és kilépő felületekkel, anyagvastagságokkal, további lencsékkel találkozik. Ezek teljes hatását a kritikus szög kiszámítása nem értékelte. Így az egy határon megvalósuló teljes visszaverődésből nem következik a teljes eszköz 100%-os fényáteresztése.
Ezt a következtetési hibát egy egyszerű gondolatmenet mutatja meg. Két elképzelt műszerben lehet azonos módon működő visszaverő prizma, miközben a többi elemük különbözik. A prizma egyetlen tulajdonságának azonossága nem teszi azonossá az egész fényút eredményét.
Hogyan olvasd a gyártói állítást?
Először keresd meg, hogy a kijelentés egy felületre, a prizmarendszer visszaverődéseire vagy a kész termék mért fényáteresztésére vonatkozik. Ha egy ábra nyilakkal mutatja a fényutat, az elsősorban a geometriát szemlélteti; a nyíl vastagsága vagy színe önmagában nem mérési adat.
A nagyobb törésmutató ebben a saját példában kisebb kritikus szöget adott. Ebből sem készíthető általános minőségi rangsor. Az anyagnak az egész tervhez kell illeszkednie, és a kész optika más jellemzői is fontosak. A fogalom haszna az, hogy pontosabban megérted, milyen működési elvre hivatkozik egy termékleírás, és meddig ér az abból levonható következtetés.
Három kérdés az önellenőrzéshez
Mindegyik kérdésnél egy válasz helyes. A megoldókulcsból ellenőrizheted a válaszaidat; helyes válaszonként 1 pontot számolj.
- Melyik esetben lehetséges teljes belső visszaverődés? A) Nagyobból kisebb törésmutatójú közeg határán, a kritikus szögnél nagyobb beesésnél. B) Minden anyaghatáron, bármilyen szögben. C) Kizárólag kisebb törésmutatójú közegből nagyobb törésmutatójú felé haladva.
- Az n₁ = 1,50, n₂ = 1,00 példában a merőlegestől mért 45° melyik tartományba esik? A) A kritikus szög alá. B) Pontosan a kritikus szögre. C) A kritikus szög fölé.
- Mit állapíthatunk meg egy teljes belső visszaverődést alkalmazó prizmáról szóló adatból? A) A teljes készülék biztosan 100%-os fényáteresztésű. B) Egy meghatározott visszaverési elvet alkalmaz; a teljes műszer fényáteresztése külön adat. C) A műszer minden lencséje azonos anyagú.
Megoldások és értékelés
- A. A törésmutatók sorrendje és a beesési szög egyaránt szükséges feltétel.
- C. A számított kritikus szög körülbelül 41,81°, ezért a 45° ennél nagyobb.
- B. Az egy határon megvalósuló jelenség nem közli a teljes fényút összes hatását.
0–1 pont: olvasd újra a „Két feltételnek kell teljesülnie” és a „Három saját számítás ugyanahhoz a külső közeghez” részt. 2 pont: nézd át a hibás válaszhoz tartozó szögreferenciát vagy a „Mit nem foglal magába a teljes visszaverődés?” részt. 3 pont: a fogalmat és az állítás hatókörét is helyesen értelmezed. A pontozás a megoldókulcs alapján saját feladatod.