Tia Tới Kì Hiệu Là Gì

,

suy ra:

sin ( r ) = sin ( i ) n 1 n 2 {\displaystyle \sin(r)=\sin(i)\cdot {\frac {n_{1}}{n_{2}}}} .

Nếu góc tới lớn hơn giá trị góc khúc xạ giới hạn:

i g h = arcsin ( n 2 n 1 ) {\displaystyle i_{gh}=\arcsin \left({\frac {n_{2}}{n_{1}}}\right)} ,

thì rõ ràng sin ( i ) n 1 n 2 > 1 {\displaystyle \sin(i)\cdot {\frac {n_{1}}{n_{2}}}>1} như thế không tồn tại r để sin ( r ) > 1 {\displaystyle \sin(r)>1} , có nghĩa là tia sáng sẽ không bị khúc xạ, mà nó sẽ phản xạ hoàn toàn trở lại môi trường cũ.

Như vậy ta có thể mô tả một cách tổng quát như sau:

• nếu i < i g h {\displaystyle i i g h {\displaystyle i>i_{gh}} thì tia sáng bị phản xạ toàn phần trở lại môi trường cũ.

Ví dụ:

Khi tia sáng đi trong môi trường là kính acrylic (tiếng Anh: acrylic glass) (có hệ số chiết suất xấp xỉ 1,500) ra môi trường không khí (hệ số chiết suất xấp xỉ 1,000) thì góc giới hạn cho góc tới của nó bằng: i g h = arcsin ( 1 , 000 1 , 500 ) = 41 , 81 o {\displaystyle i_{gh}=\arcsin \left({\frac {1,000}{1,500}}\right)=41,81^{o}} .

Ứng dụng và ví dụ trong đời sốngSửa đổi

Lăng kính PorroSửa đổi

• Thí nghiệm về phản xạ toàn phần với lăng kính Porro: Tia ló ngược hướng và cách tia tới một khoảng bằng 1 2 {\displaystyle {\frac {1}{2}}} cạnh huyền.

• Ảnh qua lăng kính Porro: lộn ngược trên xuống dưới, nhưng không bị đảo trái sang phải.

• Hệ lăng kính Porro kép:Tia sáng đi qua hệ lăng kính Porro kép sẽ không bị đổi chiều còn hình ảnh đi qua hệ sẽ bị lộn ngược trên xuống dưới, và bị đảo trái sang phải. Hình ảnh qua hệ sẽ bị dịch chuyển vị trí theo chiều ngang và chiều dọc khoảng 1 2 {\displaystyle {\frac {1}{2}}} cạnh huyền.

• Lăng kính Porro dùng trong ống nhòm.

• Sơ đồ kính tiềm vọng (tiếng Anh: periscope) bên phải dùng lăng kính Porro (còn bên trái dùng gương) để lái đường đi của tia sáng.

• Lăng kính Porro-abbe.

Lăng kính Porro (tiếng Anh: Porro prism) do nhà phát minh người Italia Ignazio Porro (25/11/1801 - 08/10/1875) sáng chế năm 1850, khi đang làm việc cho hãng Carl Zeiss (Đức), nhằm ứng dụng cải tiến và chế tạo ống nhòm thế hệ mới với nhiều tính năng vượt trội so với loại ống nhòm Galilean sử dụng thấu kính phân kì làm thị kính trước đó[cần dẫn nguồn]

Đây là lăng kính được sử dụng phổ biến nhất cho việc lái ánh sáng và làm quay ảnh[1].

Lăng kính Porro có hình khối lăng trụ có mặt đáy là tam giác vuông cân.

Lăng kính Porro thường được thiết kế và đặt ở những định hướng đặc biệt, sao cho mặt đến và mặt ra vừa vuông góc lại vừa song song với trục quang. Có 2 cách định hướng:

• Tia tới đi vào mặt cạnh góc vuông. Nó sẽ bị phản xạ toàn phần 1 lần ở mặt cạnh huyền và ló ra ở mặt cạnh góc vuông còn lại. Hình ảnh tạo thành bị xoay 90 độ từ thẳng đứng thành nằm ngang, nhưng không đảo trái sang phải[1]. Cách bố trí này được ứng dụng trong các kính tiềm vọng như ta thấy ở trên hình.

• Tia tới đi vào mặt cạnh huyền sẽ bị phản xạ toàn phần 2 lần ở các mặt phẳng cạnh góc vuông, và cho ra tia ló ngược hướng 180 o {\displaystyle 180^{o}} như minh họa trong thí nghiệm. Hình ảnh qua lăng kính Porro, sẽ bị lộn ngược trên xuống dưới, nhưng không bị đảo trái sang phải.

Người ta thường đem 2 lăng kính Porro ghép thành cặp ghép đôi trực giao, tạo thành hệ lăng kính Porro kép. Trong hệ này, lăng kính thứ hai được xoay 90 o {\displaystyle 90^{o}} so với lăng kính thứ nhất. Tia sáng đi qua hệ lăng kính Porro kép sẽ không bị đổi chiều còn hình ảnh đi qua hệ sẽ bị lộn ngược trên xuống dưới, và bị đảo trái sang phải. Hình ảnh qua hệ sẽ bị dịch chuyển vị trí theo chiều ngang và chiều dọc khoảng 1 2 {\displaystyle {\frac {1}{2}}} cạnh huyền. Hệ lăng kính này được sử dụng nhiều trong các cơ cấu hai mắt nhìn truyền thống[1].

Lăng kính Porro được ứng dụng trong ống nhòm, kính tiềm vọng, và các thiết bị quang học khác. Trong các thiết bị này, lăng kính Porro thường được chế tạo với góc bầu nhằm làm giảm khối

lượng và kích thước[1].

Một phiên bản của lăng kính Porro là lăng kính Porro-abbe. Tia sáng đi vào lăng kính này sẽ bị phản xạ toàn phần 4 lần tất cả.

Sợi quangSửa đổi

• Tín hiệu (quang) truyền theo định luật phản xạ toàn phần trong lõi.

• Tia sáng truyền trong một sợi quang.

• Một bó sợi quang

Sợi quang (tiếng Anh: optical fiber). Sợi quang được cấu tạo bởi:

• lõi (tiếng Anh: core) nằm trong cùng làm bằng vật liệu trong suốt (thường là thủy tinh siêu sạch, có độ chiết suất n 1 {\displaystyle n_{1}} ,
• lớp vỏ bọc (tiếng Anh: cladding) bằng một loại vật liệu khác cũng trong suốt, có độ chiết suất n 2 < n 1 {\displaystyle n_{2}