Phản xạ toàn phần

I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n₁ > n₂).

    

1. Góc giới hạn phản xạ toàn phần

-  Khi chùm tia sáng khúc xạ ở mặt phân cách hai môi trường, ta có:

         n₁sini = n₂sinr

Suy ra : sinr = sini

- Vì  n₁ > n₂  nên: sin r > sin i. Do đó r > i.

- Chùm tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn so với chùm tia tới.

-  Khi góc I tăng thì góc r cũng tăng (với r > i ). Do đó, khi r đạt giá trị cực đại 90^o thì i đạt giá trị i_gh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần, còn gọi là góc tới hạn. Khi đó ta có: n₁sini_gh = 
n₂sin 90^o.

Suy ra: sin i_gh =                        (27.1)

-  Với i > i_gh, nếu áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:

• sinr = sin i > 1 (vô lý )

- Điều này phản ánh thực tế là không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần.

II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

1. Định nghĩa

- Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ _{tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.}

- Khi có phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ.

- Ta gọi là toàn phần để phân biệt với phản xạ một phần luôn xảy ra đi kèm với sự khúc xạ.

2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần_.

a)      Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn: n₂ < n₁

b)      Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ≥ i_gh

III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG

1.Cấu tạo

- Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ  phản xạ toàn phần. Sợi quang gồm hai phần chính:

- Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn(n₁).

- Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n₂ nhỏ hơn phần lõi.

- Phản xạ toàn phần xảy ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi được theo sợi quang.

- Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền và độ dai cơ học.

2. Công dụng

- Từ những năm 80 của thế kỉ XX, cáp quang đã được ứng dụng vào việc truyền thông tin. Cáp quang có nhiều ưu điểm so với cáp bằng đồng:

• Dung lượng tín hiệu lớn.
• Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn.
• Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt.
• Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện).

- Ứng dụng của cáp quang:

- Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin, dữ liệu dưới dạng tín hiệu ánh sáng.