光ビームが周囲の表面から水やガラスなどの媒体に完全に反射することは、全反射として知られています。入射角が臨界角と呼ばれる特定の制限角度を超えると、現象が発生します。全反射は、屈折率の高い媒質からの光線が、2 つの透明な媒質間の境界における臨界角よりも大きな入射角で他の媒質に近づくときに発生します。媒質が水と空気の場合の臨界角は 48.5° です。屈折率は波長に依存するため、臨界角 (および内部全反射の角度) は波長によって、つまり色によってわずかに異なります。屈折と反射の両方が、臨界角未満のすべての角度で異なる量で発生します。
ガラス プリズムは、双眼鏡、潜望鏡、望遠鏡、およびその他の光学機器で使用されます。これは、全反射を実現するために湾曲している可能性があるためです。ガラスやプラスチックのロッドやファイバーの複数の全反射により、長く曲がりくねった経路に沿って光線を運ぶことができます。
光の反射
光線が滑らかに磨かれた表面に当たって跳ね返ってくるとき、これは光の反射と呼ばれます。入射光線は、表面に当たると反射すると言われています。跳ね返る光線を反射光線と呼びます。また、反射面に垂直に引いた垂線を法線と呼びます。
反省の法則
<オール>入射光線、反射光線、および法線は平面、つまり反射面上にある必要があります
入射光線と法線がなす角度は、反射光線と法線がなす角度と等しくなければなりません。
光の屈折
ある媒質から別の媒質へ移動する際の波の曲がりは、屈折として知られています。 2 つの物質の密度の違いにより、曲がりが生じます。
光がガラスを通過すると、光の速度が遅くなり、進路がわずかに変わります。屈折した光は、密度の低い固体から密度の高い物質に移動するにつれて、法線に向かってさらに曲がります。光線は、速度の変化にもかかわらず、バリアに垂直な方向にバリアに近づくときに屈折しません。
全反射:
水から空気へと移動する光線を考えてみましょう。光線は、2 つの媒体の分離点で屈折します。屈折した光線は、水から空気に向かって通過するときに、法線から離れて曲がります。入射光線は、所定の入射角で水面を通過するように屈折します。屈折角は90度。入射角が臨界角よりも大きい場合、光線はより密度の高い媒体に反射されます。この動作は、全反射として知られています。 
全反射に関する式
媒質の屈折率の比率と入射角と屈折角を関連付ける公式は次のとおりです:
n1 / n2=sin r / sin i
ここで、n1、n2 はそれぞれ媒質 1 と媒質 2 の屈折率、i は入射角、r は屈折角です。
メディアのペアの臨界角を与える公式は次のとおりです:
sinθ =n2 / n1
ここで、臨界角です。
全反射に必要な条件
全反射が発生するために必要な条件は次のとおりです:
<オール>光線は密度の高いメディアから希薄なメディアに移動する必要があります。
法線と入射光線がなす角度は、そのメディアのペアの臨界角より大きくなければなりません。
全反射の応用:
<オール>通信サービス: ISP (インターネット サービス プロバイダー) は、主に電気通信サービスに依存してインターネット接続を提供しています。もともとブロードバンド ケーブルは家庭や企業をインターネットに接続するために使用されていましたが、光ファイバー ケーブルが普及しつつあります。内部全反射の原理に基づいて動作し、通常のブロードバンド接続の最大 100 倍の速度を実現できます。より多くのデータ帯域幅 (データ速度) のためにブロードバンド接続をアップグレードする必要がある場合、ワイヤもアップグレードする必要がありました。ただし、光ファイバー ケーブルを使用すると、理論的には大量のデータ (ペタバイト単位の速度) を同じケーブルで転送でき、速度は ISP とデータ プランによってのみ制限されます。
ダイヤモンドカット: 宝石商がダイヤモンドを研磨するとき、ダイヤモンドに入る光が内部反射してダイヤモンドが輝くように、表面が 23 度の角度で研磨されるようにします。ダイヤモンドの光沢が高いほど、市場価値が高くなります。
蜃気楼の形成: 映画で、砂漠にオアシスの蜃気楼（基本的には砂漠の小さな池）があるのを見たことがあるかもしれません。長い間、砂漠地帯の歩行者は蜃気楼に悩まされてきました。実際のオアシスからの光が空気中で完全に内部反射されると、蜃気楼が作成されます。砂漠は非常に暑く、地上近くの空気はその上の空気よりもかなり暖かいです。内部反射は、加熱された空気と比較的冷たい空気の屈折率の違いの結果として発生します。
結論
全反射は、私たちの生活のさまざまな側面に無意識のうちに関与している現象であり、日常生活におけるさまざまな応用の源となっています.
