반사 광선. 빛의 반사

4.1. 기하광학의 기본 개념과 법칙

빛 반사의 법칙.
반사의 첫 번째 법칙:
입사 광선과 반사 광선은 반사 표면에 수직인 동일한 평면에 놓여 광선의 입사 지점에서 복원됩니다.
반사의 두 번째 법칙:
입사각은 반사각과 같습니다(그림 8 참조).
α - 입사각, β - 반사 각도.

빛 굴절의 법칙. 굴절률.
굴절의 제1법칙:
입사 광선, 굴절 광선 및 경계면에 대한 입사 지점에서 재구성된 수직선은 동일한 평면에 있습니다(그림 9 참조).

굴절의 두 번째 법칙:
굴절각의 사인에 대한 입사각의 사인의 비율은 주어진 두 매질에 대해 일정한 값이며 첫 번째 매질에 대한 두 번째 매질의 상대 굴절률이라고 합니다.

상대 굴절률은 첫 번째 매질에서 빛의 속도가 두 번째 매질에서 빛의 속도와 몇 배나 다른지 보여줍니다.

전체 반사.
빛이 광학적으로 밀도가 높은 매질에서 밀도가 낮은 매질로 전달되는 경우 α > α 0 조건(여기서 α 0은 전반사의 제한 각도임)이 충족되면 빛은 두 번째 매질로 전혀 들어가지 않습니다. 인터페이스에서 완전히 반영되어 첫 번째 매체에 유지됩니다. 이 경우 빛 반사의 법칙은 다음과 같은 관계를 제공합니다.

4.2. 파동광학의 기본 개념과 법칙

간섭두 개 이상의 소스에서 발생하는 파동이 서로 중첩되는 과정으로, 그 결과 파동 에너지가 공간에 재분배됩니다. 파동에너지를 공간에 재분배하려면 파동원이 일관성을 가져야 합니다. 이는 동일한 주파수의 파동을 방출해야 하며 이러한 소스의 진동 사이의 위상 변이가 시간이 지나도 변하지 않아야 함을 의미합니다.
광선이 겹치는 지점의 경로차(Δ)에 따라 최대 또는 최소 간섭.동위상 소스로부터의 광선의 경로 차이 Δ가 파장의 정수와 같은 경우 밀리미터 (중- 정수), 이는 최대 간섭입니다.

홀수의 반파장이 있는 경우 최소 간섭은 다음과 같습니다.

회절직선 방향에서 파동 전파의 편차 또는 파동 에너지가 기하학적 그림자 영역으로 침투하는 것을 말합니다. 파동이 통과하는 장애물과 구멍의 크기가 파장에 비례하는 경우 회절이 명확하게 관찰됩니다.
빛의 회절을 관찰하는데 좋은 광학기기 중 하나는 회절 격자.다이아몬드로 서로 같은 간격으로 획을 긋는 유리판입니다. 스트로크 사이의 거리 - 격자 상수 d.격자를 통과하는 광선은 가능한 모든 각도에서 회절됩니다. 렌즈는 초점면의 한 지점에서 동일한 회절 각도로 들어오는 광선을 수집합니다. 다른 각도에서 - 다른 지점에서 옵니다. 서로 겹쳐진 이 광선은 회절 패턴의 최대 또는 최소를 제공합니다. 회절 격자에서 최대값을 관찰하기 위한 조건은 다음과 같은 형식을 갖습니다.

어디 중- 정수, λ - 파장(그림 10 참조).

불꽃의 그림자

강력한 전기 램프로 불타는 촛불을 켜십시오. 흰 종이로 만든 스크린에는 촛불의 그림자뿐만 아니라 불꽃의 그림자도 나타난다.

언뜻 보면 광원 자체에 그림자가 있다는 것이 이상해 보입니다. 이는 촛불 속에 불투명한 뜨거운 입자가 있고, 촛불의 밝기와 그것을 비추는 강력한 광원의 차이가 매우 크다는 사실로 설명됩니다. 이 경험은 촛불이 태양의 밝은 광선에 비춰질 때 관찰하는 데 매우 좋습니다.

빛 반사의 법칙

이 실험에는 작은 직사각형 거울과 긴 연필 두 개가 필요합니다.
테이블 위에 종이 한 장을 놓고 그 위에 직선을 그립니다. 그려진 선에 수직으로 종이 위에 거울을 놓습니다. 거울이 떨어지는 것을 방지하려면 거울 뒤에 책을 놓아두세요.

종이에 그린 선이 거울과 정확히 수직인지 확인하려면 다음 사항을 확인하세요.
그리고 이 선과 거울에 비친 그 선은 거울 표면에 끊어짐 없이 직선이었습니다. 수직을 만든 것은 바로 당신과 나였습니다.

우리 실험에서는 연필이 광선 역할을 할 것입니다. 연필의 끝이 서로 마주보게 하고 선이 거울 위에 놓이는 지점까지 그려진 선의 반대편에 있는 종이 위에 연필을 놓습니다.

이제 거울에 비친 연필과 거울 앞에 놓인 연필의 반사가 끊김 없이 직선을 이루는지 확인하세요. 연필 중 하나는 입사 광선 역할을 하고 다른 하나는 반사 광선 역할을 합니다. 연필과 그려진 수직선 사이의 각도는 서로 같습니다.

이제 연필 중 하나를 회전하는 경우(예: 입사각 증가) 첫 번째 연필과 거울에서의 연속 연필 사이에 끊김이 없도록 두 번째 연필도 회전해야 합니다.
연필 하나와 수직선 사이의 각도를 변경할 때마다 연필이 나타내는 광선의 직진성을 방해하지 않도록 다른 연필에도 동일한 작업을 수행해야 합니다.

거울 반사

종이는 다양한 등급이 있으며 부드러움으로 구별됩니다. 그러나 아주 매끄러운 종이라 할지라도 거울처럼 반사할 수 없으며, 전혀 거울처럼 보이지 않습니다. 이렇게 매끈한 종이를 돋보기로 관찰하면 섬유질 구조를 바로 볼 수 있고, 표면에 움푹 들어간 부분과 결절도 볼 수 있습니다. 종이에 떨어지는 빛은 결절과 함몰에 의해 반사됩니다. 이러한 반사의 무작위성은 확산광을 생성합니다.

그러나 산란된 빛이 얻어지지 않도록 종이를 다른 방식으로 광선을 반사하도록 만들 수도 있습니다. 사실, 매우 매끄러운 종이라도 실제 거울과는 거리가 멀지만 여전히 거울로부터 어느 정도 반사성을 얻을 수 있습니다.

매우 부드러운 종이 한 장을 가져다가 그 가장자리를 콧등에 대고 창쪽으로 향합니다(이 실험은 밝고 화창한 날에 수행해야 합니다). 당신의 시선은 종이 위로 미끄러져야 합니다. 당신은 하늘의 매우 창백한 반사, 나무와 집의 모호한 실루엣을 볼 수 있습니다. 그리고 보는 방향과 용지 사이의 각도가 작을수록 반사가 더 선명해집니다. 비슷한 방법으로 종이에 촛불이나 전구의 거울 이미지를 얻을 수 있습니다.

종이에서는 비록 형편없지만 반사된 모습을 볼 수 있다는 것을 어떻게 설명할 수 있습니까?
시트를 따라 보면 종이 표면의 모든 결절이 함몰된 부분을 막아 하나의 연속된 표면으로 변합니다. 우리는 더 이상 함몰부에서 무작위 광선을 볼 수 없으며 이제 결절이 반사하는 것을 보는 것을 방해하지 않습니다.

평행 광선의 반사

테이블 램프에서 2m 떨어진 곳에 두꺼운 흰색 종이 한 장을 놓습니다(같은 높이). 종이의 한쪽 가장자리에 큰 이빨 빗을 놓습니다. 램프의 빛이 빗의 이빨을 통해 종이에 전달되는지 확인하십시오. 빗 자체 근처에는 "뒤"에서 그림자 조각이 나타납니다. 종이에 있는 이 그림자 줄무늬에서 빗살 사이를 통과하는 평행한 빛 줄무늬가 있어야 합니다.

작은 직사각형 거울을 가져다가 밝은 줄무늬 위에 놓습니다. 반사된 광선의 줄무늬가 종이에 나타납니다.

광선이 특정 각도로 떨어지도록 거울을 회전시킵니다. 반사된 광선도 회전합니다. 광선의 입사점에서 거울에 수직을 정신적으로 그리면 이 수직선과 입사 광선 사이의 각도는 반사된 광선의 각도와 같습니다. 반사면에 광선의 입사각을 어떻게 바꾸든, 거울을 어떻게 돌리든 반사된 광선은 항상 같은 각도로 나옵니다.

작은 거울이 없다면 반짝이는 강철 자나 안전 면도날로 교체할 수 있습니다. 결과는 거울을 사용한 것보다 다소 나쁠 수 있지만 실험은 계속 수행할 수 있습니다.

면도기나 자를 사용해 비슷한 실험을 할 수도 있습니다. 자나 면도칼을 구부려서 평행 광선의 경로에 놓습니다. 광선이 오목한 표면에 닿으면 반사되어 한 지점으로 수렴됩니다.

볼록한 표면에 도달하면 광선은 팬처럼 표면에서 반사됩니다. 이러한 현상을 관찰하려면 빗의 "뒷면"에서 나오는 그림자가 매우 유용합니다.

완전한 내부 반영

밀도가 높은 매질에서 밀도가 낮은 매질로, 예를 들어 물에서 공기로 이동하는 광선에서 흥미로운 현상이 발생합니다. 빛의 광선이 항상 이것을 할 수 있는 것은 아닙니다. 그것은 모두 그가 물에서 나오려고 하는 각도에 달려 있습니다. 여기서 각도는 광선이 통과하려는 표면에 수직인 각도입니다. 이 각도가 0이면 자유롭게 나갑니다. 그래서 컵 바닥에 버튼을 달고 위에서 직접 보면 버튼이 선명하게 보입니다.

각도를 높이면 물체가 사라진 것처럼 보이는 순간이 올 수 있습니다. 이 순간 광선은 표면에서 완전히 반사되어 깊이 들어가 눈에 도달하지 않습니다. 이러한 현상을 내부 전반사 또는 전반사라고 합니다.

경험 1

직경 10-12mm의 플라스틱 공을 만들고 그 안에 성냥을 붙입니다. 두꺼운 종이나 판지로 직경 65mm의 원을 자릅니다. 깊은 접시를 가져다가 서로 3cm 떨어진 곳에 직경과 평행하게 두 개의 실을 늘립니다. 플라스틱 또는 접착 테이프를 사용하여 나사산 끝을 플레이트 가장자리에 고정합니다.

그런 다음 송곳으로 중앙의 원을 뚫은 후 공이 달린 성냥을 구멍에 삽입합니다. 공과 원 사이의 거리를 약 2mm로 만듭니다. 공이 아래로 향하도록 원을 접시 중앙의 늘어진 줄 위에 놓습니다. 옆에서 보면 공이 보여야 합니다. 이제 접시에 물을 머그컵까지 붓습니다. 공이 사라졌습니다. 그의 이미지가 담긴 광선은 더 이상 우리 눈에 닿지 않았습니다. 그들은 물의 안쪽 표면에서 반사되어 접시 깊숙이 들어갔습니다. 완전한 반성이 있었습니다.

경험 2

눈이나 구멍이 있는 금속 공을 찾아 철사에 걸고 그을음으로 덮어야 합니다(테레빈유, 기계 또는 식물성 기름을 적신 면모 조각에 불을 붙이는 것이 가장 좋습니다). 그런 다음 얇은 유리 잔에 물을 붓고 공이 식으면 물에 담그십시오. "검은 뼈"가 있는 반짝이는 공이 보입니다. 이는 그을음 입자가 공기를 가두어 공 주위에 가스 껍질을 생성하기 때문에 발생합니다.

경험 3

유리잔에 물을 붓고 그 안에 유리 피펫을 놓습니다. 유리 부분이 선명하게 보이도록 물 속에서 살짝 기울여 위에서 보면, 빛을 강하게 반사해 마치 은으로 만들어진 것처럼 거울처럼 보입니다. 그러나 손가락으로 고무줄을 누르고 물을 피펫에 넣으면 환상이 즉시 사라지고 거울 복장 없이 유리 피펫만 볼 수 있습니다. 물 표면이 유리와 접촉하여 거울처럼 만들어졌고 그 뒤에는 공기가 있었습니다. 물과 공기 사이의 경계(이 경우 유리는 고려되지 않음)에서 광선이 완전히 반사되어 거울 같은 느낌을 만들어 냈습니다. 피펫에 물이 채워지면 그 안의 공기가 사라지고 광선의 완전한 내부 반사가 멈췄습니다. 왜냐하면 피펫을 채운 물 속으로 단순히 통과하기 시작했기 때문입니다.

유리 안쪽에 물속에 가끔 존재하는 기포에 주의하세요. 이러한 기포의 빛은 또한 기포 내 물과 공기의 경계에서 나오는 빛의 내부 전반사의 결과이기도 합니다.

전투 가이드에서 광선의 이동

광선은 광원에서 직선으로 이동하지만 곡선 경로를 따르도록 만들 수도 있습니다. 요즘에는 광선이 다양한 회전을 통해 장거리를 이동하는 가장 얇은 유리 도광판이 만들어집니다.

가장 간단한 라이트 가이드는 아주 간단하게 만들 수 있습니다. 이것은 물줄기가 될 것입니다. 이러한 도광체를 따라 이동하는 빛은 회전을 만나 제트의 내부 표면에서 반사되어 외부로 빠져나오지 못하고 제트의 끝까지 제트 내부로 더 멀리 이동합니다. 물은 빛의 작은 부분을 부분적으로 산란시키므로 어둠 속에서도 희미하게 빛나는 흐름을 볼 수 있습니다. 물이 페인트로 약간 하얗게 변하면 물줄기가 더 강하게 빛납니다.
탁구 공을 가져다가 그 안에 세 개의 구멍을 만듭니다. 탭용, 짧은 고무 튜브용, 그리고 이 구멍 반대편에 손전등 전구용 세 번째 구멍을 만듭니다. 전구를 베이스가 바깥쪽을 향하도록 공 안에 삽입하고 두 개의 전선을 연결한 다음 손전등의 배터리에 연결합니다. 절연 테이프를 사용하여 공을 수도꼭지에 고정합니다. 모든 관절을 플라스틱으로 코팅하십시오. 그런 다음 공을 암흑 물질로 감싸십시오.

수도꼭지를 열되 너무 많이 열지는 마세요. 튜브에서 흐르는 물의 흐름은 구부러져 수도꼭지 가까이에 떨어져야 합니다. 빛을 해제. 전선을 배터리에 연결하십시오. 전구에서 나오는 빛의 광선은 물을 통과하여 물이 흐르는 구멍으로 들어갑니다. 빛은 시냇물을 따라 흐를 것입니다. 당신은 그 희미한 빛만 볼 것입니다. 빛의 주요 흐름은 흐름을 따라가며 구부러지는 곳에서도 빠져나오지 않습니다.

숟가락 체험

반짝이는 숟가락을 가져 가세요. 잘 닦으면 뭔가를 반사하는 거울처럼 보이기도 합니다. 촛불 위에 올려서 연기를 내어 더 검게 만드세요. 이제 숟가락은 더 이상 아무것도 반영하지 않습니다. 그을음은 모든 광선을 흡수합니다.

자, 이제 훈제 숟가락을 물 한 컵에 넣으세요. 보세요 : 은빛처럼 반짝였습니다! 그을음은 어디로 갔나요? 몸을 씻었습니까? 숟가락을 꺼내보니 아직 검은색이네요...

여기서 요점은 그을음 입자가 물에 잘 젖지 않는다는 것입니다. 따라서 그을음 숟가락 주위에는 '수피막'과 같은 일종의 막이 형성됩니다. 장갑처럼 숟가락 위에 비눗 방울을 쭉 뻗은 것처럼! 하지만 비눗방울은 빛나고, 빛을 반사합니다. 숟가락을 둘러싼 이 거품도 반사됩니다.
예를 들어, 양초 위에 계란을 훈제하고 물에 담글 수 있습니다. 그곳에서는 은처럼 빛날 것이다.

검은색일수록 가벼워요!

빛의 굴절

당신은 빛의 광선이 직선이라는 것을 알고 있습니다. 셔터나 커튼의 틈새를 뚫고 나오는 광선을 기억하세요. 소용돌이치는 먼지 입자로 가득한 황금빛 광선!

하지만... 물리학자들은 모든 것을 실험적으로 테스트하는 데 익숙합니다. 물론 셔터에 대한 경험은 매우 명확합니다. 컵에 동전을 넣은 경험에 대해 무엇을 말할 수 있나요? 이런 경험을 모르시나요? 이제 우리는 당신과 함께 할 것입니다. 빈 컵에 동전을 넣고 더 이상 보이지 않도록 앉으세요. 10코펙 조각에서 나온 광선은 눈으로 곧장 들어갔을 것이지만 컵 가장자리가 그 길을 막았습니다. 하지만 이제는 여러분이 10코펙 동전을 다시 볼 수 있도록 정리하겠습니다.

그래서 나는 컵에 물을 붓는다... 십코펙 조각이 움직이지 않도록 조심스럽게 조금씩... 더, 더...

보세요, 여기 10코펙 조각이 있습니다!
마치 떠오른 것처럼 보였습니다. 아니면 오히려 컵 바닥에 놓여 있습니다. 그러나 바닥이 솟아오른 것처럼 보였고 컵은 "얕아졌습니다". 10코펙 동전의 직사광선이 당신에게 닿지 않았습니다. 이제 광선이 도달하고 있습니다. 그런데 컵 가장자리를 어떻게 돌아다닐까요? 정말 구부러지거나 부서지나요?

같은 컵이나 유리에 티스푼을 비스듬히 낮출 수 있습니다. 봐, 망가졌어! 물에 담근 끝이 위로 부러졌습니다! 우리는 숟가락을 꺼냅니다. 그것은 전체이고 직선입니다. 그래서 광선이 정말 깨졌습니다!

출처: F. Rabiza "기기 없는 실험", "Hello 물리학" L. Galperstein

기하학적 광학의 기본 법칙은 고대부터 알려져 왔습니다. 따라서 플라톤(기원전 430년)은 빛의 직선 전파 법칙을 확립했습니다. 유클리드의 논문은 빛의 직선 전파 법칙과 입사각과 반사각의 평등 법칙을 공식화했습니다. 아리스토텔레스와 프톨레마이오스는 빛의 굴절을 연구했습니다. 하지만 이 말의 정확한 표현은 기하광학의 법칙 그리스 철학자들은 그것을 발견하지 못했습니다.

기하광학 파동 광학의 제한적인 경우입니다. 빛의 파장은 0이 되는 경향이 있다.

그림자의 출현이나 광학 기기의 이미지 생성과 같은 가장 단순한 광학 현상은 기하광학의 틀 내에서 이해될 수 있습니다.

기하광학의 형식적인 구성은 다음을 기반으로 합니다. 네 가지 법칙 , 경험적으로 확립됨:

· 빛의 직선 전파 법칙;

· 광선의 독립 법칙;

· 반성의 법칙;

· 빛 굴절의 법칙.

이러한 법칙을 분석하기 위해 H. Huygens는 나중에 다음과 같은 간단하고 시각적인 방법을 제안했습니다. 호이겐스의 원리 .

빛 여기가 도달하는 각 지점은 ,차례로, 2차 파동의 중심;특정 순간에 이러한 2차 파동을 둘러싸는 표면은 그 순간 실제로 전파되는 파동의 전면 위치를 나타냅니다.

그의 방법을 바탕으로 Huygens는 다음과 같이 설명했습니다. 빛 전파의 직진성 그리고 밖으로 데리고 반사의 법칙 그리고 굴절 .

빛의 직선 전파 법칙 :

· 빛은 광학적으로 균일한 매질에서 직선으로 전파됩니다..

이 법칙의 증거는 작은 광원에 의해 조명될 때 불투명한 물체로부터 날카로운 경계를 가진 그림자가 존재한다는 것입니다.

그러나 신중한 실험을 통해 빛이 매우 작은 구멍을 통과하면 이 법칙을 위반하고 구멍이 작을수록 전파의 직진성 편차가 커진다는 사실이 밝혀졌습니다.

물체가 투사하는 그림자는 다음과 같이 결정됩니다. 광선의 직진성 광학적으로 균질한 매체에서.

천문 그림 빛의 직선 전파 특히, 그림자와 반그림자의 형성은 일부 행성이 다른 행성에 의해 음영으로 인해 발생할 수 있습니다. 예를 들어 월식 , 달이 지구의 그림자에 들어갈 때(그림 7.1). 달과 지구의 상호 운동으로 인해 지구의 그림자가 달 표면을 가로질러 이동하고 월식은 여러 부분 단계를 거칩니다(그림 7.2).

광선의 독립 법칙 :

· 개별 빔에 의해 생성되는 효과는 다음과 같은 여부에 의존하지 않습니다.,다른 번들이 동시에 작동하는지 아니면 제거되는지 여부.

광속을 별도의 광선으로 나누면(예: 조리개 사용) 선택한 광선의 작용이 독립적이라는 것을 알 수 있습니다.

반사의 법칙 (그림 7.3):

· 반사광선은 입사광선과 같은 평면에 있고 수직선은,충격 지점에서 두 미디어 사이의 인터페이스에 그려집니다.;

· 입사각α 반사 각도와 동일γ: α = γ

쌀. 7.3 그림. 7.4

반사의 법칙을 도출하려면 호이겐스의 원리를 이용해보자. 평면파(파면) AB속도로 와 함께, 두 미디어 사이의 인터페이스에 해당 (그림 7.4). 파도가 앞설 때 AB해당 지점의 반사 표면에 도달합니다. ㅏ, 이 지점은 방사되기 시작할 것입니다 2차 파동 .

파도가 먼 거리를 이동하려면 해소요 시간 Δ 티 = 기원전/ υ . 동시에 2차 파동의 앞부분은 반구의 지점인 반경에 도달합니다. 기원 후 이는 다음과 같습니다: υ Δ 티= 태양.호이겐스의 원리에 따라 이 순간 반사파면의 위치는 평면에 의해 주어진다. DC, 이 파동의 전파 방향은 광선 II입니다. 삼각형의 평등으로부터 알파벳 그리고 ADC 흘러나온다 반사의 법칙: 입사각α 반사 각도와 동일 γ .

굴절의 법칙 (스넬의 법칙) (그림 7.5):

· 입사 광선, 굴절 광선 및 입사 지점의 경계면에 그려진 수직선은 동일한 평면에 있습니다.

· 굴절각의 사인에 대한 입사각의 사인의 비율은 주어진 매체에 대해 일정한 값입니다..

쌀. 7.5 그림. 7.6

굴절 법칙의 유도. 평면파(파면) AB), 속도 I 방향을 따라 진공에서 전파 와 함께, 전파 속도가 다음과 같은 매체와의 경계면에 떨어집니다. 유(그림 7.6).

파도가 경로를 이동하는 데 걸리는 시간을 보자. 해, D와 같음 티. 그 다음에 기원전 = s디 티. 동시에 포인트에 의해 자극된 파도의 앞부분 ㅏ속도가 빠른 환경에서 유, 반경이 다음인 반구의 지점에 도달합니다. 기원 후 = 유디 티. 호이겐스의 원리에 따라 이 순간 굴절된 파면의 위치는 평면에 의해 주어진다. DC, 전파 방향 - 광선 III . 그림에서. 7.6 분명한 것은

이는 암시한다 스넬의 법칙 :

프랑스의 수학자이자 물리학자인 P. Fermat는 빛 전파 법칙에 대해 약간 다른 공식을 제시했습니다.

물리학 연구는 주로 광학과 관련이 있으며, 그는 1662년에 기하학적 광학의 기본 원리(페르마의 원리)를 확립했습니다. 페르마의 원리와 역학의 변분 원리 사이의 유사성은 현대 동역학 및 광학 기기 이론의 발전에 중요한 역할을 했습니다.

에 따르면 페르마의 원리 , 빛은 다음이 필요한 경로를 따라 두 지점 사이를 전파합니다. 최소 시간.

동일한 빛 굴절 문제를 해결하기 위해 이 원리를 적용하는 방법을 보여드리겠습니다.

광원으로부터의 빔 에스진공 상태에 있는 지점으로 이동 안에, 인터페이스 너머의 일부 매체에 위치합니다(그림 7.7).

모든 환경에서 최단 경로는 직선입니다 S.A.그리고 AB. 마침표 ㅏ거리를 특징으로 한다 엑스소스에서 인터페이스까지 떨어진 수직에서. 경로를 여행하는 데 소요되는 시간을 결정합시다 SAB:

최소값을 찾기 위해 다음과 관련하여 τ의 1차 도함수를 찾습니다. 엑스 0으로 설정합니다.

여기에서 우리는 호이겐스의 원리에 기초하여 얻은 동일한 표현에 도달합니다.

페르마의 원리는 오늘날까지 그 중요성을 유지하고 있으며 역학 법칙(상대성이론과 양자역학을 포함하여)의 일반적인 공식화의 기초가 되었습니다.

페르마의 원리로부터 몇 가지 결과가 나옵니다.

광선의 가역성 : 빔을 반대로 하면 III (그림 7.7), 인터페이스에 비스듬히 떨어지게 만듭니다.β, 그러면 첫 번째 매질의 굴절된 광선은 특정 각도로 전파됩니다. α, 즉, 빔을 따라 반대 방향으로 이동합니다.나 .

또 다른 예는 신기루이다. , 이는 뜨거운 도로를 여행하는 여행자들이 자주 관찰하는 현상입니다. 앞에 오아시스가 보이지만 거기에 도착하면 사방이 모래로 뒤덮여 있습니다. 요점은 이 경우 모래 위로 빛이 지나가는 것을 본다는 것입니다. 도로 위의 공기는 매우 뜨겁고 상층에서는 더 춥습니다. 팽창하는 뜨거운 공기는 더욱 희박해지고 그 안의 빛의 속도는 차가운 공기보다 빠릅니다. 따라서 빛은 직선으로 이동하지 않고 가장 짧은 시간에 궤적을 따라 이동하여 따뜻한 공기층으로 변합니다.

빛이 들어오는 경우 고굴절률 매체 (광학적으로 더 조밀함) 굴절률이 낮은 매질로 (광학적으로 덜 조밀함)( > ) , 예를 들어, 유리에서 공기로 굴절 법칙에 따르면, 굴절된 광선은 법선으로부터 멀어진다 굴절각 β는 입사각 α보다 큽니다(그림 7.8). ㅏ).

입사각이 증가할수록 굴절각도 증가합니다(그림 7.8). 비, V), 특정 입사각()에서 굴절각은 π/2와 같습니다.

각도라고 합니다 각도 제한 . 입사각 α에서 > 모든 입사광은 완전히 반사됩니다(그림 7.8). G).

· 입사각이 한계 각도에 가까워질수록 굴절된 광선의 강도는 감소하고 반사된 광선의 강도는 증가합니다.

· 이면 굴절된 광선의 강도는 0이 되고 반사된 광선의 강도는 입사된 광선의 강도와 같습니다(그림 7.8). G).

· 따라서,π/2 범위의 입사각에서,광선이 굴절되지 않음,첫 번째 수요일에 완전히 반영됩니다.,또한 반사광선과 입사광선의 강도는 동일합니다. 이 현상을 완전한 반성.

한계 각도는 다음 공식으로 결정됩니다.

;

전반사 현상은 전반사 프리즘에 사용됩니다. (그림 7.9).

유리의 굴절률은 n » 1.5이므로 유리-공기 경계면의 제한 각도 = 아크사인(1/1.5) = 42°.

α에서 빛이 유리-공기 경계면에 떨어지면 > 42°는 항상 전반사입니다.

그림에서. 7.9 전반사 프리즘이 표시되어 다음을 허용합니다.

a) 빔을 90° 회전시킵니다.

b) 이미지를 회전합니다.

c) 광선을 감싸십시오.

전반사 프리즘은 광학 기기에 사용됩니다. (예: 쌍안경, 잠망경) 및 물체의 굴절률을 결정할 수 있는 굴절계(굴절 법칙에 따라 측정하여 두 매체의 상대 굴절률을 결정합니다. 두 번째 매질의 굴절률을 알고 있는 경우 매질 중 하나의 절대 굴절률)

전반사 현상은 다음에도 사용됩니다. 라이트 가이드 , 이는 광학적으로 투명한 재료로 만들어진 얇고 무작위로 구부러진 실(섬유)입니다.

섬유 부품은 유리 섬유를 사용하며, 그 도광 코어(코어)는 유리로 둘러싸여 있습니다. 이는 굴절률이 더 낮은 다른 유리의 껍질입니다. 라이트 가이드 끝부분에 입사되는 빛 한계보다 큰 각도에서 , 코어-쉘 인터페이스를 겪습니다. 전반사 도광 코어를 따라서만 전파됩니다.

라이트 가이드는 생성하는 데 사용됩니다. 대용량 전신전화 케이블 . 케이블은 사람 머리카락만큼 얇은 수백, 수천 개의 광섬유로 구성됩니다. 일반 연필 두께의 이 케이블은 최대 8만 건의 전화 통화를 동시에 전송할 수 있습니다.

또한 광 가이드는 광섬유 음극선관, 전자 계수기, 정보 코딩, 의학(예: 위 진단) 및 통합 광학 목적으로 사용됩니다.

빛은 우리 삶의 중요한 구성 요소입니다. 그것 없이는 지구상의 생명체가 불가능합니다. 동시에 빛과 관련된 많은 현상은 오늘날 전기 장치 생산에서 우주선에 이르기까지 인간 활동의 다양한 영역에서 활발히 사용되고 있습니다. 물리학의 기본적인 현상 중 하나는 빛의 반사입니다.

빛의 반사

빛 반사의 법칙은 학교에서 공부합니다. 우리 기사는 귀하가 알아야 할 사항과 기타 유용한 정보를 알려줄 수 있습니다.

빛에 대한 기본지식

일반적으로 물리적 공리는 집에서 쉽게 관찰할 수 있는 시각적 표현을 가지고 있기 때문에 가장 이해하기 쉬운 것 중 하나입니다. 빛 반사의 법칙은 광선이 다양한 표면과 충돌할 때 방향이 바뀌는 상황을 의미합니다.

메모! 굴절 경계는 파장과 같은 매개변수를 크게 증가시킵니다.

광선이 굴절되는 동안 에너지의 일부는 기본 매체로 다시 돌아갑니다. 광선 중 일부가 다른 매체에 침투하면 굴절이 관찰됩니다.
이러한 모든 물리적 현상을 이해하려면 적절한 용어를 알아야 합니다.

물리학에서 빛 에너지의 흐름은 두 물질 사이의 경계면에 부딪힐 때의 입사로 정의됩니다.
주어진 상황에서 기본 매체로 돌아가는 빛 에너지의 일부를 반사라고 합니다.

메모! 반사 규칙에는 여러 가지 공식이 있습니다. 어떻게 공식화하더라도 반사광선과 입사광선의 상대적 위치를 설명합니다.

입사각. 여기서는 매체 경계의 수직선과 매체에 입사되는 빛 사이에 형성되는 각도를 의미합니다. 이는 빔의 입사점에서 결정됩니다.

빔 각도

반사 각도. 반사광선과 입사점에서 재구성된 수직선 사이에 형성됩니다.

또한, 빛은 균질한 매질에서 직선으로만 전파될 수 있다는 것을 알아야 합니다.

메모! 다양한 매체는 빛을 다르게 반사하고 흡수할 수 있습니다.

이것이 반사율이 나오는 곳입니다. 이것은 물체와 물질의 반사율을 나타내는 양입니다. 이는 광속에 의해 매체 표면으로 전달되는 방사선의 양이 매체에서 반사되는 에너지에 해당하는 양을 의미합니다. 이 계수는 방사선의 구성과 입사각이 가장 중요한 여러 요인에 따라 달라집니다.
빔이 반사 표면을 가진 물질 및 물체에 떨어질 때 광속의 완전한 반사가 관찰됩니다. 예를 들어, 광선이 유리, 액체 수은 또는 은에 부딪힐 때 광선의 반사를 관찰할 수 있습니다.

짧은 역사 여행

빛의 굴절과 반사의 법칙은 3세기에 형성되고 체계화되었습니다. 기원전 이자형. 그들은 Euclid에 의해 개발되었습니다.

이 물리적 현상과 관련된 모든 법칙(굴절 및 반사)은 실험적으로 확립되었으며 호이겐스의 기하학적 원리로 쉽게 확인할 수 있습니다. 이 원리에 따르면, 교란이 도달할 수 있는 매체의 모든 지점이 2차 파동의 소스 역할을 합니다.
오늘날 존재하는 법률을 더 자세히 살펴 보겠습니다.

법은 모든 것의 기초이다

광속 반사의 법칙은 한 매체에서 다른 매체로 전송된 빛이 분리될 때 부분적으로 다시 되돌아오는 물리적 현상으로 정의됩니다.

인터페이스에서의 빛 반사

인간의 시각 분석기는 광원에서 나오는 광선이 안구에 닿는 순간 빛을 관찰합니다. 신체가 광원 역할을 하지 않는 상황에서 시각 분석기는 신체에서 반사되는 다른 광원의 광선을 감지할 수 있습니다. 이 경우 물체 표면에 입사하는 광선은 추가 전파 방향을 변경할 수 있습니다. 결과적으로 빛을 반사하는 몸체가 광원 역할을 하게 됩니다. 반사되면 흐름의 일부가 원래 향했던 첫 번째 매체로 되돌아갑니다. 여기서 그것을 반사할 몸체는 이미 반사된 흐름의 소스가 됩니다.
이 물리적 현상에는 몇 가지 법칙이 있습니다.

첫 번째 법칙은 다음과 같습니다. 반사 및 입사 빔은 미디어 사이의 경계면과 광속의 재구성된 입사점에 나타나는 수직선과 함께 동일한 평면에 위치해야 합니다.

메모! 여기서는 평면파가 물체나 물질의 반사 표면에 떨어지는 것을 의미합니다. 파도 표면은 줄무늬입니다.

첫 번째 및 두 번째 법칙

두 번째 법칙. 그 공식은 다음과 같습니다. 광속의 반사 각도는 입사각과 같습니다. 이는 서로 수직인 측면을 가지고 있기 때문입니다. 삼각형의 평등 원칙을 고려하면 이러한 평등이 어디에서 오는지 분명해집니다. 이러한 원리를 사용하면 이러한 각도가 광선의 입사점에서 두 물질의 분리 경계에서 복원된 그려진 수직선과 동일한 평면에 있음을 쉽게 증명할 수 있습니다.

광학 물리학의 이 두 가지 법칙은 기본입니다. 또한 역방향 경로를 갖는 빔에도 유효합니다. 빔 에너지의 가역성으로 인해 이전에 반사된 경로를 따라 전파되는 흐름은 입사 경로와 유사하게 반사됩니다.

실제로 반영의 법칙

이 법의 시행은 실제로 검증될 수 있습니다. 이렇게 하려면 반사 표면에 얇은 빔을 비추어야 합니다. 레이저 포인터와 일반 거울은 이러한 목적에 적합합니다.

실제 법률의 효과

레이저 포인터를 거울에 대십시오. 결과적으로 레이저 빔은 거울에서 반사되어 특정 방향으로 더 멀리 퍼집니다. 이 경우 입사광과 반사광의 각도는 정상적으로 볼 때에도 동일합니다.

메모! 이러한 표면에서 나오는 빛은 둔각으로 반사되어 표면에 매우 가까운 낮은 궤적을 따라 전파됩니다. 그러나 거의 수직으로 떨어지는 광선은 예각으로 반사됩니다. 동시에, 그 추가 경로는 떨어지는 경로와 거의 동일합니다.

보시다시피, 이 규칙의 핵심은 광속의 입사점에서 표면에 수직인 각도를 측정해야 한다는 사실입니다.

메모! 이 법칙은 빛뿐만 아니라 모든 종류의 전자기파(전자파, 라디오, 엑스레이파 등)에도 적용됩니다.

확산 반사의 특징

많은 물체는 표면에 입사되는 광선만 반사할 수 있습니다. 조명이 밝은 물체는 표면이 빛을 다양한 방향으로 반사하고 산란시키기 때문에 다양한 각도에서 선명하게 보입니다.

확산 반사

이 현상을 산란(확산) 반사라고 합니다. 이 현상은 방사선이 다양한 거친 표면에 닿을 때 발생합니다. 덕분에 우리는 빛을 방출하는 능력이 없는 물체를 구별할 수 있습니다. 빛의 산란이 0이면 이러한 물체를 볼 수 없습니다.

메모! 난반사는 사람에게 불편함을 주지 않습니다.

불편함이 없다는 것은 위에서 설명한 규칙에 따라 모든 빛이 기본 환경으로 돌아가지는 않는다는 사실로 설명됩니다. 또한 이 매개변수는 표면마다 다릅니다.

눈은 방사선의 약 85%를 반사합니다.
백서의 경우 - 75%;
검정색과 벨루어의 경우 - 0.5%.

반사가 거친 표면에서 발생하는 경우 빛은 서로에 대해 무작위로 향하게 됩니다.

미러링의 특징

빛 방사의 정반사는 이전에 설명한 상황과 다릅니다. 이는 일정한 각도로 매끄러운 표면에 떨어지는 흐름의 결과로 한 방향으로 반사된다는 사실 때문입니다.

거울 반사

이 현상은 일반 거울을 사용하면 쉽게 재현할 수 있습니다. 거울이 태양 광선을 향하면 탁월한 반사 표면 역할을 합니다.

메모! 다수의 몸체를 거울면으로 분류할 수 있습니다. 예를 들어 이 그룹에는 모든 부드러운 광학 개체가 포함됩니다. 그러나 이러한 물체의 불규칙성과 불균일성의 크기와 같은 매개변수는 1미크론 미만입니다. 빛의 파장은 약 1미크론이다.

이러한 모든 정반사 표면은 이전에 설명한 법칙을 따릅니다.

기술에서의 법률 활용

오늘날 기술은 곡선형 반사 표면을 가진 거울이나 거울 물체를 사용하는 경우가 많습니다. 이것은 소위 구형 거울입니다.
이러한 객체는 구형 세그먼트 모양의 몸체입니다. 이러한 표면은 광선의 평행성을 위반하는 것이 특징입니다.
현재 구형 거울에는 두 가지 유형이 있습니다.

오목한. 이들은 구형 세그먼트의 내부 표면에서 나오는 빛 복사를 반사할 수 있습니다. 반사되면 광선이 여기 한 지점에 모입니다. 그러므로 그들은 종종 “수집가”라고도 불립니다.

오목거울

볼록한. 이러한 거울은 외부 표면으로부터의 방사선 반사를 특징으로 합니다. 이 동안 측면으로 분산이 발생합니다. 이러한 이유로 이러한 물체를 "산란"이라고 합니다.

볼록거울

이 경우 광선의 동작에 대한 몇 가지 옵션이 있습니다.

표면과 거의 평행하게 연소됩니다. 이 상황에서는 표면에 약간만 닿아 매우 둔각으로 반사됩니다. 그런 다음 상당히 낮은 궤적을 따릅니다.
뒤로 물러날 때 광선은 예각으로 반사됩니다. 이 경우 위에서 말했듯이 반사된 광선은 입사 광선에 매우 가까운 경로를 따르게 됩니다.

우리가 보는 바와 같이 율법은 모든 경우에 성취됩니다.

결론

빛 복사의 반사 법칙은 근본적인 물리적 현상이기 때문에 우리에게 매우 중요합니다. 그들은 인간 활동의 다양한 분야에서 광범위한 적용을 발견했습니다. 광학의 기초는 고등학교에서 가르치는데, 이는 이러한 기초지식의 중요성을 다시 한 번 입증합니다.

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빛의 반사와 굴절의 법칙. 빛의 내부 전반사

빛 반사의 법칙은 기원전 3세기 고대 그리스 과학자 유클리드에 의해 실험적으로 발견되었습니다. 또한 이러한 법칙은 교란이 도달한 매질의 모든 지점이 2차 파동의 원인이라는 호이겐스 원리의 결과로 얻을 수 있습니다. 다음 순간의 파면(파면)은 모든 2차 파동에 접하는 면입니다. 호이겐스의 원리순전히 기하학적이다.

평면파는 CM의 매끄러운 반사 표면에 떨어집니다(그림 1). 즉, 파면이 줄무늬인 파동입니다.

쌀. 1 호이겐스의 건설.

A 1 A 및 B 1 B는 입사파의 광선이고, AC는 이 파동의 파면(또는 파면)입니다.

안녕 파면 C 지점에서 시간 t로 B 지점으로 이동하고, A 지점에서 2차 파동이 반구를 가로질러 거리 AD = CB로 퍼집니다. AD = vt이고 CB = vt입니다. 여기서 v는 파동의 속도입니다. 번식.

반사파의 파면은 반구에 접하는 직선 BD입니다. 또한, 파면은 반사 광선 AA 2 및 BB 2의 방향으로 평행하게 이동합니다.

직각삼각형 ΔACB와 ΔADB는 공통 빗변 AB를 가지며 다리 AD = CB가 동일합니다. 그러므로 그들은 동등합니다.

각도 CAB = α 및 DBA = γ는 서로 수직인 측면을 가진 각도이므로 동일합니다. 그리고 삼각형의 동일성으로부터 α = γ가 도출됩니다.

호이겐스의 구성으로부터 입사광선과 반사광선은 광선의 입사점에서 복원된 표면에 대한 수직선과 동일한 평면에 놓이게 됩니다.

반사의 법칙은 광선이 반대 방향으로 이동할 때 유효합니다. 광선 경로의 가역성으로 인해 반사된 경로를 따라 전파되는 광선은 입사된 경로를 따라 반사됩니다.

대부분의 신체는 광원이 아닌 입사된 방사선만 반사합니다. 빛이 표면에서 서로 다른 방향으로 반사되어 산란되기 때문에 조명이 있는 물체는 모든 측면에서 볼 수 있습니다.

이 현상을 확산 반사또는 확산 반사. 빛의 확산 반사(그림 2)는 모든 거친 표면에서 발생합니다. 그러한 표면의 반사 광선의 경로를 결정하기 위해 광선의 입사점에 표면에 접하는 평면을 그리고 이 평면을 기준으로 입사각과 반사각을 구성합니다.

쌀. 2. 빛의 확산 반사.

예를 들어, 흰색 빛의 85%는 눈 표면에서 반사되고, 흰색 종이에서는 75%, 검은색 벨벳에서는 0.5%가 반사됩니다. 빛의 확산 반사는 정반사와 달리 사람의 눈에 불쾌감을 주지 않습니다.

빛의 정반사– 이는 특정 각도로 매끄러운 표면에 떨어지는 광선이 주로 한 방향으로 반사되는 경우입니다(그림 3). 이 경우 반사 표면을 거울(또는 거울 표면). 거울 표면의 불규칙성과 불균일성의 크기가 빛의 파장(1미크론 미만)을 초과하지 않는 경우 거울 표면은 광학적으로 매끄러운 것으로 간주될 수 있습니다. 이러한 표면의 경우 빛 반사의 법칙이 충족됩니다.

쌀. 3. 빛의 정반사.

평면거울반사면이 평면인 거울이다. 평면 거울을 사용하면 앞에 있는 물체를 볼 수 있으며 이러한 물체는 거울면 뒤에 있는 것처럼 보입니다. 기하광학에서는 광원 S의 각 지점을 발산하는 광선의 중심으로 간주합니다(그림 4). 이러한 광선을 광선이라 부른다. 동심의. 광학 장치에서 점 S의 이미지는 다양한 매질에서 반사되고 굴절된 동심 광선의 중심 S'입니다. 다양한 물체의 표면에서 산란된 빛이 평면 거울에 떨어진 다음 반사되어 관찰자의 눈에 떨어지면 이러한 물체의 이미지가 거울에 표시됩니다.

쌀. 4. 평면거울을 이용하여 생성된 이미지.

빔의 반사(굴절) 광선이 지점 S 1에서 교차하는 경우 이미지 S'를 실제라고 합니다. 이미지 S 1은 반사된(굴절된) 광선 자체가 교차하는 것이 아니라 연속적인 경우 가상이라고 합니다. 빛 에너지는 이 지점에 도달하지 않습니다. 그림에서. 그림 4는 평면 거울을 사용하여 나타나는 발광점 S의 이미지를 보여줍니다.

빔 SO는 0° 각도로 CM 거울에 떨어지므로 반사 각도는 0°이고 이 광선은 반사 후 경로 OS를 따릅니다. S 지점에서 평면 거울로 떨어지는 전체 광선 세트에서 광선 SO 1을 선택합니다.

SO 1 빔은 각도 α로 거울에 떨어지고 각도 γ(α = γ)로 반사됩니다. 거울 뒤에서 반사된 광선을 계속해서 비추면 평면 거울에 있는 점 S의 허상인 점 S1에 모일 것입니다. 따라서 사람에게는 광선이 S1 지점에서 나오는 것처럼 보이지만 실제로는 이 지점을 떠나 눈에 들어오는 광선이 없습니다. 점 S1의 이미지는 CM 거울을 기준으로 가장 빛나는 점 S에 대칭으로 위치합니다. 그것을 증명해 봅시다.

빛의 반사 법칙에 따라 거울에 각도 2(그림 5)로 입사된 빔 SB는 각도 1 = 2로 반사됩니다.

쌀. 5. 평면 거울의 반사.

그림에서. 1.8에서는 각도 1과 5가 수직 각도처럼 동일하다는 것을 알 수 있습니다. 각도의 합은 2 + 3 = 5 + 4 = 90°입니다. 따라서 각도 3 = 4이고 2 = 5입니다.

직각 삼각형 ΔSOB 및 ΔS 1 OB는 공통 다리 OB를 갖고 예각 3과 4가 동일하므로 이 삼각형은 측면이 동일하고 다리에 인접한 두 각도입니다. 이는 SO = OS 1, 즉 점 S 1이 거울을 기준으로 점 S에 대해 대칭으로 위치함을 의미합니다.

평면 거울에서 물체 AB의 이미지를 찾으려면 물체의 극점에서 거울 위로 수직선을 낮추고 거울 너머로 계속해서 그 뒤에 거리와 같은 거리를 따로 두는 것으로 충분합니다. 거울을 물체의 극단 지점까지(그림 6.) 이 이미지는 가상이며 실물 크기입니다. 물체의 크기와 상대적인 위치는 그대로 유지되지만 동시에 거울 속에서 물체 자체에 비해 이미지의 왼쪽과 오른쪽의 위치가 변경됩니다. 반사 후 평면 거울에 입사하는 광선의 평행성도 위반되지 않습니다.

쌀. 6. 평면 거울에 비친 물체의 이미지.

기술에서는 구형 거울과 같이 복잡한 곡선 반사 표면을 가진 거울이 자주 사용됩니다. 구형 거울- 이것은 구형 세그먼트 모양을 가지며 빛을 정반사하는 몸체의 표면입니다. 그러한 표면에서 반사될 때 광선의 평행성은 위반됩니다. 거울이라고 불리는 오목한, 광선이 구형 세그먼트의 내부 표면에서 반사되는 경우.

이러한 표면에서 반사된 평행 광선은 한 지점에 모이게 되므로 오목 거울이라고 합니다. 수집. 광선이 거울의 외부 표면에서 반사되면, 볼록한. 평행한 광선은 서로 다른 방향으로 산란되므로 볼록거울~라고 불리는 분산.

굴절 두 매체 사이의 경계면에서 입사광속은 두 부분으로 나누어집니다. 한 부분은 반사되고 다른 부분은 굴절됩니다.
1621 년 H. Huygens와 I. Newton 이전의 V. Snell (Snellius)은 빛의 굴절 법칙을 실험적으로 발견했지만 공식을받지 못했지만 표 형태로 표현했습니다. 이때까지 수학에서는 sin과 cos 함수가 아직 알려지지 않았습니다.
빛의 굴절은 다음 법칙을 따릅니다. 1. 입사빔과 굴절빔은 두 매체 사이의 경계면에 대한 빔의 입사점에 수직이 설정된 동일한 평면에 있습니다. 2. 주어진 두 매체에 대한 굴절각의 사인에 대한 입사각의 사인의 비율은 일정한 값입니다(단색광의 경우).

굴절의 이유는 다양한 매질에서 파동이 전파되는 속도의 차이 때문입니다.
주어진 매질에서의 빛의 속도에 대한 진공에서의 빛의 속도의 비율과 동일한 값을 매질의 절대 굴절률이라고 합니다. 이 표 값은 주어진 환경의 특성입니다.
한 매질의 빛 속도와 다른 매질의 빛 속도의 비율과 동일한 값을 첫 번째 매질에 대한 두 번째 매질의 상대 굴절률이라고 합니다.
굴절의 법칙 증명. 입사 광선과 굴절 광선의 전파: MM" - 두 매체 사이의 인터페이스. 광선 A 1 A 및 B 1 B - 입사 광선, α - 입사각, AC - 광선 A 1 A가 사이의 인터페이스에 도달하는 순간의 파동 표면 호이겐스의 원리를 사용하여 광선 B 1 B가 매체 사이의 경계면에 도달하는 순간 파면을 구성합니다. 굴절된 광선 AA 2 및 BB 2를 구성합니다. β는 굴절 각도입니다. AB는 삼각형 ABC와 ABD의 공통변 광선과 파면이 서로 수직이므로 각도 ABD= α 및 각도 BAC=β 그러면 다음을 얻습니다.

프리즘이나 평행평면판에서는 빛의 굴절 법칙에 따라 각 면에서 굴절이 발생합니다. 항상 반성이 있다는 것을 잊지 마십시오. 또한 광선의 실제 경로는 굴절률과 굴절각(프리즘 정점의 각도)에 따라 달라집니다.

전반사 빛이 광학적으로 밀도가 높은 매질에서 광학적으로 밀도가 낮은 매질로 떨어지면 각 매질에 대한 특정 입사각에서 굴절된 광선이 사라집니다. 굴절만 관찰됩니다. 이 현상을 내부 전반사라고 합니다.

굴절각 90°에 해당하는 입사각을 내부 전반사 제한각(a0)이라고 합니다. 굴절의 법칙에 따르면 빛이 매질에서 진공(또는 공기)으로 이동할 때 다음과 같은 결과가 나옵니다.
물 아래에서 공중에 있는 것을 보려고 하면 우리가 보는 특정 각도에서 물 표면에 반사된 바닥을 볼 수 있습니다. 방향을 잃지 않으려면 이를 고려하는 것이 중요합니다.
주얼리에서는 각 면에서 완전한 반사가 관찰되도록 스톤 컷을 선택합니다. 이것은 "돌 게임"을 설명합니다.
신기루 현상은 내부 전반사로도 설명됩니다.