Popolni odboj

Popólni odbòj ali totálni odbòj je optični pojav, pri katerem se vpadni žarek na meji med optično gostejšim in optično redkejšim sredstvom v celoti odbije, če je vpadni kot večji od mejnega kota.

Geometrija pri popolnem odboju

Popolni odboj ribe lahko vidimo na vodni gladini

Cikcakasti popolni odboj vijolične svetlobe z valovno dolžino 405 nm iz diodnega laserja v tanki stekleni plošči

Lomni zakon velja tako za prehod svetlobe iz optično redkejše v optično gostejšo snov kot tudi obratno, iz optično gostejše v optično redkejšo snov. V drugem primeru se lahko hitro prepričamo, da enačba lomnega zakona nima rešitve za vpadne kote, večje od mejnega kota θ₀:

$\theta_0 = \textrm{arc}\,\sin\frac{n_2}{n_1} \!\, .$

Kadar je vpadni kot večji od mejnega (θ₁ > θ₀), ne pride do loma, in svetloba se v celoti odbije skladno z odbojnim zakonom nazaj v snov 1.

Ta značilnost snovi na primer omogoča rabo optičnih vlaken in prizmatičnih binokularjev. Zaradi popolnega odboja imajo diamanti značilen sijaj, saj je lomni količnik diamanta zelo velik (2,4), mejni kot pa majhen (θ₀ = 24,6°).

Z refraktometrom merimo mejni kot, od koder lahko izračunamo neznani lomni količnik optično redkejše snovi.

Evanescentno valovanje

S postopki valovne optike se da pokazati, da tudi pri popolnem odboju del vpadlega elektromagnetnega valovanja prodre v optično redkejše sredstvo. To evanescentno valovanje z razdaljo eksponentno pojema:

$E(x) = E_0 e^{-x/d} \!\, .$

Pri tem je vdorna globina d odvisna od valovne dolžine λ, lomnih količnikov n₁ in n₂, kot tudi od vpadnega kota θ:

$d = \frac{\lambda}{2\pi n_1\sqrt{\sin^2 \theta - \left(\frac{n_2}{n_1}\right)^2}} \!\, .$

Evanescentno valovanje potuje vzdolž meje med dvema snovema, kar vodi do majhnega Goos-Hänchenovega premika. V valovanju se v povprečju pravokotno na mejo snovi energija ne bo prenašala.

Zgledi iz vsakdanjega življenja

Popolni odboj lahko opazujemo med plavanjem. Če z enim očesom pogledamo malo nad gladino, in, če je voda mirna, bo njena površina delovala kot zrcalo.

Glej tudi

• popolni zunanji odboj

Viri

• Breuer, Hans (1993). Atlas klasične in moderne fizike. Ljubljana: DZS. ISBN 86-341-1105-9. COBISS 35693056.