Reflexión (continuación)

 

La figura 3 abajo muestra los rayos desde un punto fuente en un vidrio cayendo en una interfase de un vaso de aire. Como el ángulo de

FIGURE 3 Credits:

incidencia q se incrementa, llegamos a una situación (ver rayo e) en la que los puntos del  rayo refractado sobre la superficie, el ángulo de refracción es 90º. Para ángulos de incidencia mayor que este ángulo crítico q_c, no hay rayo refractado y nosotros hablamos sobre reflexión total interna.

Nosotros encontramos el ángulo crítico poniendo q₂ =90° en la ley de refracción:

 n₁sin=q_c =n₂sin90°,

O

 q_c =sin^-1(n₂/n₁)

Para vidrios en aire, q_c=sin^-1(1.00/1.50)=41.8°. En la figura 5 se indica la energía de la onda reflejada llega a ser 100% cuando el ángulo de incidencia excede el 41.8º.

El seno de un ángulo no puede exceder la unidad, así que nosotros debemos tener n₂ <n_1. Esto significa que la reflexión total interna no

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puede ocurrir cuando la luz incidente está en la mitad del índice de refracción más bajo. La palabra total significa justo eso, la reflexión ocurre sin pérdida de intensidad. En la reflexión ordinaria de una espejo, en contraste, hay una pérdida de intensidad de cerca del 4%.

FIBRA ÓPTICA

La reflexión total interna hace posible los dispositivos de fibra óptica por la razón de que los que los físicos pueden inspeccionar visualmente muchos cuerpos internos de sitios. En estos dispositivos, un paquete de fibras transmiten una imagen que puede ser inspeccionada visualmente fuera del cuerpo. Las fibras ópticas son también usadas

FIGURE 21 Credits

para comunicaciones telefónicas y debido a su peso de luz y libertad de interferencia electromagnética, para llevar signos en aviación. La figura 21 muestra la luz emergiendo de una fibra óptica.

Como muestra la figura 22, la fibra consiste de una parte central que está graduado suavemente en una capa metálica que cubre externamente si el material es de más bajo índice de refracción. Solo esos rayos que son internamente reflejados pueden propagarse a través de la fibra. Para reducir la pérdida del signo que pasa a través de la fibra, materiales de extrema pureza han sido desarrollados. Si el agua de mar fuera transparente como un vidrio del cual son hechas las fibras ópticas, sería posible ver la parte la luz del sol reflejada en la parte más baja del océano, incluso a una profundidad de varias millas.

FIGURE 22 Credits

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