Полное внутреннее отражение, отражение оптического излучения (света) или электромагнитного излучения другого диапазона (например, радиоволн) при его падении на границу раздела двух прозрачных сред из среды с большим преломления показателем (ПП). Полное внутреннее отражение осуществляется, когда угол падения i превосходит некоторый предельный (называется также критическим) угол i_пр. При i > i_np преломление во вторую среду прекращается. Впервые Полное внутреннее отражение описано И. Кеплером. После открытия Снелля закона преломления стало ясно, что в рамках геометрической оптики Полное внутреннее отражение — прямое следствие этого закона: оно обусловлено тем, что угол преломления j не может превышать 90° (рис. 1). Величина i_пр задаётся условием sini_пр = 1/n, где n — относительный ПП 1-й и 2-й среды. Значения n и, следовательно, i_пр несколько отличаются для разных длин волн (частот) излучения (дисперсия света). При Полное внутреннее отражение электромагнитная энергия полностью (отсюда — «полное») возвращается в оптически более плотную (с большим ПП) среду. Значение отражения коэффициента при Полное внутреннее отражение превосходит его самые большие значения для зеркального отражения от полированных поверхностей и практически с высокой точностью равно 1. Кроме того, этот коэффициент при Полное внутреннее отражение, в отличие от зеркального отражения, не зависит от длины волны излучения (при условии, что для этой длины волны Полное внутреннее отражение вообще имеет место) и даже при многократном Полное внутреннее отражение спектральный состав («цвет») сложного излучения не меняется. Поэтому Полное внутреннее отражение широко используется во многих оптических приборах и экспериментах (см., например, Волоконная оптика, Отражательные призмы, Поляризационные призмы, Световод, см. рис. 2 и 3). Следует, однако, отметить, что энергия электромагнитных волн при Полное внутреннее отражение частично проникает во 2-ю (с меньшим ПП) среду, но затем возвращается обратно. Глубина этого проникновения весьма невелика — порядка длины волны отражаемого света. См. также Отражение света, Преломление света, Френеля формулы.

Рис. 1. Полное внутреннее отражение (луч 6) происходит при углах падения света на поверхность оптпчески менее плотной среды, превышающих критический угол iпр, для которого угол преломления j составляет 90° (луч 5). A — источник света. Показатель преломления нижней среды больше показателя преломления верхней.

Рис. 2. Призмы полного внутреннего отражения: а — поворачивающая призма; б — оборотная призма. Стрелки на линиях, изображающих лучи света, указывают направление этих лучей.

Рис. 3. Полное внутреннее отражение в струе жидкости. S — источник света.

 

  Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Толанский С., Удивительные свойства света, пер. с англ., М., 1969.