TIR   Total Internal Reflection, Total Reflection   전반사, 내부 전반사

(2020-07-13)

광섬유 도파 원리, 광통신 도파원리, 광 도파원리, Critical Angle, 임계 각

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굴절과 반사   1. 굴절 (Refraction)
  2. 굴절률
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  4. 반사 (Reflection)
  5. 전반사
  6. 페르마 원리
  7. 광 경로

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광통신 도파원리   1. 전반사
  2. 개구수
  3. 수광각

1. 전반사, 임계각 이란?

  ㅇ 전반사
     - 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사할 때, 어느 특정 각도 이상이면, 
     - 그 경계면에서 이 투과,굴절됨이 없이 전부 반사되는 현상

     * 전반사 응용 例) 반사 프리즘, 광통신 등

  ㅇ 임계각
     - 전반사가 일어날 수 있는 최소 입사각


2. 전반사 임계각 및 전반사 조건

    

  ㅇ 전반사 임계각 (Critical Angle) 이란?
     - 전반사가 일어나기 시작하는 입사각 (즉, 굴절각 θt = 90˚)

  ㅇ 전반사 임계각 표현식
     - 스넬의 법칙에 따라,
        .  n₁sin θ₁= n₂sin θ₂=> sin θc = n₂/ n₁ ( sin θ₂= sin 90˚= 1 ) 
        .  즉, sin θc = n₂/ n₁

     * [참고] ☞ Snell의 법칙, 빛의 반사, 프레넬의 반사법칙 참조

  ㅇ 전반사 조건 : (굴절률입사각)
     -  굴절률 조건 :  n₁> n₂
        . 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사해야 함
     -  입사각 조건 :  θi ≥ θc : 
        . 입사각이 임계각 θc 보다 크거나 같아야 함

  ※ 잠수부의 물 밖 보기
     - 잠수부가 물 밑에서 임계각 이상으로 수면을 바라볼 때, 물 밖이 안보이고 바닷물 속이 비쳐 보임


3. `전반사 원리`  =  `광섬유 도파원리`굴절률이 큰 매질에서  굴절률이 작은 매질(n₁> n₂)로 입사하는 경우,
     - 입사각(θ₁)이 어떤 임계각(θc) 보다 크게되면,
        . 입사되는 모든 광선은 투과하지 않고, 전부 반사 또는 굴절각 90˚로 진행 함 (전반사함)

  ㅇ 광섬유 도파원리
     - 전반사는, 광섬유 내의 광의 도파원리
        . 광섬유 코어 내로 전부 전파시킴 (내부 전반사,Total Internal Reflection)
     * [참고] ☞ 수광각 참조


[굴절과 반사] 1. 굴절 (Refraction) 2. 굴절률 3. 스넬의 법칙(굴절 법칙) 4. 반사 (Reflection) 5. 전반사 6. 페르마 원리 7. 광 경로
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