A teljes fényvisszaverődés (totálreflexió) egy optikai jelenség. Ha a fény egy optikailag sűrűbb közegből egy optikailag ritkább közeg határához érkezik, továbbá a beesési szög elég nagy, akkor a teljes fénymennyiség visszaverődik a határfelületről. A fényvisszaverődésnek ezt a változatát teljes fényvisszaverődésnek nevezzük. A jobb oldali képen a plexiből a levegő felületéhez érkező fénysugár teljes visszaverődése figyelhető meg.
A teljes fényvisszaverődés értelmezése
A fénytörést leíró fogalmak
A teljes fényvisszaverődés leírásához szükséges fogalmak:
Beesési pontnak nevezzük a két közeg határfelületén azt a pontot, ahova a (vizsgált) fénysugár beérkezik.
Beesési merőlegesnek nevezzük a beesési ponton átmenő, két közeg határfelületére merőleges egyenest.
Beesési szögnek hívjuk a beeső fénysugár és a beesési merőleges közti szöget.
Visszaverődési szögnek nevezzük a visszaverődő fénysugár és a beesési merőleges közti szöget.
Törési szögnek nevezzük a megtört fénysugár és a beesési merőleges közti szöget.
Törésmutatónak nevezzük a fénytöréssel kapcsolatosan bevezetett fizikai mennyiséget, mely a beesési szög szinuszának és a törési szög szinuszának a hányadosa. A törésmutató a két közegre jellemző állandó. Igazolható, hogy értéke megegyezik a két közegben mérhető fénysebesség hányadosával.[1] Képlettel:
Optikai sűrűség: Két közeg közül azt nevezzük optikailag sűrűbbnek, amelyben a fény kisebb sebességgel halad. (Mivel a fény sebessége vákuumban a legnagyobb, ezért a vákuum optikai sűrűsége a legkisebb.)
A jelenség létrejötte:
A határszög fogalma
Ha a fény optikailag sűrűbb közegből egy optikailag ritkább közeg határfelületéhez érkezve megtörik, akkor c1 < c2. A fenti összefüggésből következik, hogy ilyenkor α < β, azaz a törési szög nagyobb, mint a beesési szög. Ha növeljük a beesési szöget, a törési szög is nő, mígnem eléri a 90°-ot. Ekkor a fény nem lép be a második közegbe, hanem annak felülete mentén halad tovább. Azt a beesési szöget, amelynél a törési szög β = 90°, határszögnek nevezzük. Jelölése: αh. A határszög értéke a törésmutatóból kiszámítható:
A beesési szög és a határszög nagyságától függően három eset lehetséges:
Ha α < αh, a fény belép a második közegbe, megtörik, és a beesési merőlegessel β szöget bezárva halad tovább.
Ha α = αh, a fény a két közeg határfelülete mentén halad tovább.
Ha α > αh, a fény nem törik meg, hanem teljes egészében visszaverődik. Ezt a jelenséget teljesvisszaverődésnek vagy totálreflexiónak nevezzük.
Mivel a legjobb minőségű tükrök is csak a fény 95 százalékát[3]
verik vissza, egyes optikai eszközökben a tükrök helyett a teljes fényvisszaverődést használják a fény irányának megváltoztatására. Ilyen alkalmazások például:
Visszatükrözés (retroreflexió) megvalósítása. (Hármasszöglet, "macskaszem", fényvisszaverő fóliák és festékek stb.)
