มุมวิกฤติและมุมสะท้อนกลับหมด

  

          เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีดรรขนีหักเหมากไปยังตัวกลางที่มีดรรชนีหักเหน้อยรังสีหักเห

จะเบนออกจากเส้นแนวฉาก กรณีที่มุมหักเห เป็น90องศารังสีหักเหจะขนานกับผิวรอยต่อเราเรียกมุมตกกระทบนี้ว่ามุมวิกฤติ 

 ที่มา  http://pirun.ku.ac.th/~fscijsw/Light&device/light/html/body3-2.htm

                       ภาพแสดงการการหักเหของแสงเมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีค่าดรรชนีหักเหน้อยไปตัวกลางที่มีค่าดรรชนีหักเหมาก รังสีเส้นที่1เมื่อแสงตกตั้งฉากกับผิวรอยต่อ แสงจะไม่หักเห รังสีเส้นที่2 และ3 เมื่อรังสีตกทำมุมกับเส้นแนวฉากรังสีจะเบนออกจากเส้นแนวฉาก(มุมหักเหมากกว่ามุมตกกระทบ) จนกระทั่งมุมหักเห ขนานกับผิวรอยต่อเราเรียกมุมตกกระทบที่ทำให้มุมหักเหเป็น90 องศา ว่ามุมวิกฤติ (รังสีเส้นที่4)และถ้ามุมตกกระทบมากกว่ามุมวิกฤติ รังสีจะสะท้อนกลับมาในตัวกลางดิม(รังสีเส้นที่5)

sin 90 = 1 

จาก

ซึ่งจากความสัมพันธ์อาจเขียนได้ดังนี้

            การสะท้อนกลับหมดหมายถึง การที่มุมตกกระทบมีค่ามากกว่ามุมวิกฤตทำให้ไม่มีรังสีหักเห จะมีแต่รังสีสะท้อนเท่านั้นการเกิดการสะท้อนกลับหมดได้แสงต้องเดินทางจากตังกลางที่มีดัชนีหักเหมาก ไปยังตัวกลางที่มีดรรชนีหักเหน้อยในทางคำนวณถ้าโจทย์กล่าวถึงการสะท้อนกลับหมดแสดงว่าแสงเดินทาง จากตัวกลางที่มีดรรชนีหักเหมากไปยังตัวกลางที่มีดรรชนีหักเหน้อย ตามรูปด้านบนคือรังสีเส้นที่4
           การจะหามุมที่สะท้อนกลับหมดต้องหามุมวิกฤตก่อนแล้วสรุปว่ามุมตกกระทบที่จะทำให้เกิด การสะท้อนกลับหมดได้ต้องมีค่ามากกว่ามุมวิกฤตเราสามารถนำหลักการสะท้อนกลับหมดของแสงไปใช้ได้ หลายๆอย่าง

 

ตัวอย่างของการสะท้อนกลับหมด

ที่มา  http://pirun.ku.ac.th/~fscijsw/Light&device/light/html/body3-3.htm

          เส้นใยนำแสงเป็นตัวอย่างหนึ่งของการนำหลักการสะท้อนกลับหมดมาใช้ โดยทั่วไปจะทำจากแก้ว ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์ประมาณ 0.01-0.1 มม.นำเส้นใยนับพันเส้นมารวมกัน โดยใช้สารซึ่งมีดรรชนี หักเหน้อยกว่าแก้วยึดเส้นใยนี้ไว้ด้วยกัน ( เหตุที่ต้องใช้สารที่มีดรรชนีหักเหน้อยกว่าแก้วเพื่อให้เกิด การสะท้อนกลับหมดภายในแก้ว) ซึ่งเส้นใยเหล่านี้มีขนาดเล็กมาก จึงสามารถดัดให้โค้งงอเป็นวงได้ โดยไม่แตกหัก เมื่อแสงเดินทางเข้าสู่ปลายเส้นใยนำแสงด้านหนึ่งแสงจะผ่านๆไปในแก้วเมื่อถึงผิวที่ โค้งงอก็จะเกิดการสะท้อนกลับหมดอยู่ภายในเส้นใยนำแสงจนกระทั่งออกมาที่ปลายอีกด้านหนึ่งตามภาพด้านซ้าย 

เส้นใยนำแสงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลายทาง
       ประโยชน์ด้านการแพทย์ - นำมาสร้างเป็นไฟเบอร์สโคป(หรือ แอนโดสโคป ดูภาพด้านล่าง ) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ดูอวัยวะภายในได้โดยสอดเข้าทางปากเพื่อตรวจร่างกาย
      ประโยชน์ด้านการสื่อสาร - โดยการส่งสัญญาณด้วยแสงเข้าไปในเส้นใยนำแสง แทนการส่งสัญญาณไฟฟ้าเข้าไปในตัวนำโลหะซึ่งสามารถป้องกันการรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า