Номер 4, страница 176, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

4. Где используется полное внутреннее отражение?

4. Полное внутреннее отражение — это явление отражения света от границы раздела двух сред, при котором преломление отсутствует, и вся энергия падающей волны полностью отражается. Оно наблюдается при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную (например, из стекла в воздух) под углом падения $\alpha$, который превышает некоторое критическое значение, называемое предельным углом полного отражения $\alpha_{пр}$. Условие возникновения полного внутреннего отражения выражается формулой: $\sin \alpha \ge \frac{n_2}{n_1}$, где $n_1$ — показатель преломления первой (более плотной) среды, а $n_2$ — показатель преломления второй (менее плотной) среды.

Это явление нашло широкое применение в науке, технике и встречается в природе:

• Волоконная оптика. Это одна из важнейших областей применения. В оптических волокнах (световодах) свет передается на большие расстояния с минимальными потерями благодаря многократным полным внутренним отражениям от границы между сердцевиной волокна и его оболочкой, которая имеет меньший показатель преломления. Это используется в телекоммуникационных системах (интернет, телефонная связь), в медицине (эндоскопы для исследования внутренних органов), а также в осветительной технике.

• Оптические призмы. В биноклях, перископах, зеркальных фотоаппаратах и других приборах используются призмы, работающие на принципе полного внутреннего отражения. Они служат для поворота лучей света или для оборачивания (переворачивания) изображения. В отличие от обычных зеркал, такие призмы отражают практически 100% света.

• Ювелирное дело. Блеск и "игра света" ограненных драгоценных камней, особенно бриллиантов, объясняются полным внутренним отражением. У алмаза очень высокий показатель преломления, что приводит к малому предельному углу. Свет, попадая внутрь камня, многократно отражается от его внутренних граней, прежде чем выйти наружу, что в сочетании с дисперсией создает эффект сильного сияния и цветовых вспышек.

• Рефрактометрия. Приборы для измерения показателя преломления веществ (рефрактометры) часто основаны на измерении предельного угла полного внутреннего отражения на границе исследуемого вещества и эталонной призмы.

• Природные явления. Явление миража, наблюдаемое в пустынях или над горячим асфальтом, является результатом полного внутреннего отражения света в неоднородно нагретых слоях воздуха с разной оптической плотностью.

• Технические устройства. Принцип используется в световозвращателях (катафотах) на дорожных знаках и одежде, в датчиках дождя на лобовом стекле автомобилей, а также в некоторых видах сканеров отпечатков пальцев.

Ответ: Полное внутреннее отражение используется в волоконной оптике (интернет, медицина), в оптических приборах (бинокли, фотоаппараты), в ювелирном деле (огранка драгоценных камней), в измерительных приборах (рефрактометры), а также объясняет природные явления (миражи) и применяется в различных технических устройствах (световозвращатели, датчики дождя).