Hər bir insanın gündəlik həyatda tez-tez qarşılaşdığı tipik işıqlandırma effektləri əksetmə və refraksiyadır. Bu yazıda hər iki təsirin eyni proses daxilində özünü göstərdiyi halı nəzərdən keçirəcəyik, daxili total əksetmə fenomenindən danışacağıq.
İşıq əksi
İşığın daxili tam əks olunması hadisəsini nəzərdən keçirməzdən əvvəl adi əksin və sınmanın təsiri ilə tanış olmalısınız. Birincidən başlayaq. Sadəlik üçün biz yalnız işığı nəzərdən keçirəcəyik, baxmayaraq ki, bu hadisələr istənilən təbiət dalğası üçün xarakterikdir.
Yansıma yolunda maneə ilə qarşılaşdıqda işığın şüasının hərəkət etdiyi bir düzxətli trayektoriyanın başqa düzxətli trayektoriyaya dəyişməsi kimi başa düşülür. Bu effekti lazer göstəricini güzgüyə yönəltdikdə müşahidə etmək olar. Su səthinə baxarkən səma və ağac şəkillərinin görünməsi də günəş işığının əks olunmasının nəticəsidir.
Aşağıdakı qanun əks olunması üçün etibarlıdır: bucaqlarinsidansı və əksi əks etdirən səthə perpendikulyar ilə birlikdə eyni müstəvidə yerləşir və bir-birinə bərabərdir.
İşığın sınması
Refraksiyanın təsiri əks etdirməyə bənzəyir, yalnız işıq şüasının yolundakı maneə başqa bir şəffaf mühit olduqda baş verir. Bu zaman ilkin şüanın bir hissəsi səthdən əks olunur, bir hissəsi isə ikinci mühitə keçir. Bu sonuncu hissə sınmış şüa adlanır və onun interfeysə perpendikulyar ilə etdiyi bucağa sınma bucağı deyilir. Sınılan şüa əks olunan və düşən şüa ilə eyni müstəvidə yerləşir.
Güclü qırılma nümunələri bir stəkan suda qələmin sınması və ya gölün dibinə baxdıqda onun aldadıcı dərinliyidir.
Riyazi olaraq bu hadisə Snell qanunundan istifadə etməklə təsvir edilmişdir. Müvafiq düstur belə görünür:
1 günah (θ1)=n2 günah (θ 2).
Burada düşmə və qırılma bucaqları müvafiq olaraq θ1 və θ2 kimi qeyd olunur. n1, n2 kəmiyyətlər hər mühitdə işığın sürətini əks etdirir. Onlar medianın refraktiv göstəriciləri adlanır. n nə qədər böyükdürsə, işıq müəyyən bir materialda bir o qədər yavaş yayılır. Məsələn, suda işığın sürəti havadan 25% azdır, ona görə də onun üçün sındırma indeksi 1,33-dür (hava üçün 1-dir).
Tam daxili əksetmə fenomeni
İşığın sınması qanunu birinə gətirib çıxarırşüa böyük n olan mühitdən yayıldıqda maraqlı nəticə. Bu vəziyyətdə şüa ilə nə olacağını daha ətraflı nəzərdən keçirək. Snellin düsturunu yazaq:
1 günah (θ1)=n2 günah (θ 2).
Biz güman edəcəyik ki, n1>n2. Bu halda bərabərliyin doğru qalması üçün θ1 θ2-dən kiçik olmalıdır. Bu nəticə həmişə etibarlıdır, çünki yalnız 0o ilə 90o arasında olan bucaqlar nəzərə alınır, onların daxilində sinus funksiyası daim artır. Beləliklə, daha sıx bir optik mühitdən daha az sıxlığa (n1>n2) ayrıldıqda şüa normaldan daha çox kənara çıxır.
İndi θ1 bucağını artıraq. Nəticədə, θ2 90o bərabər olacağı an gələcək. Heyrətamiz bir hadisə baş verir: daha sıx mühitdən yayılan şüa orada qalacaq, yəni bunun üçün iki şəffaf material arasındakı interfeys qeyri-şəffaf olacaq.
Kritik bucaq
θ1, bunun üçün θ2=90o adlanır nəzərdən keçirilən media cütü üçün kritikdir. İnterfeysi kritik bucaqdan daha böyük bucaq altında vuran hər hansı şüa birinci mühitə tamamilə əks olunur. θc kritik bucaq üçün Snell düsturundan birbaşa gələn ifadə yazmaq olar:
sin (θc)=n2 / n1.
Əgərikinci mühit havadır, onda bu bərabərlik formaya sadələşdirilir:
sin (θc)=1 / n1.
Məsələn, su üçün kritik bucaq:
θc=arcsin (1 / 1, 33)=48, 75o.
Hovuzun dibinə enib yuxarı baxsanız, səmanı və buludları yalnız öz başınızın üstündən keçdiyini görə bilərsiniz, su səthinin qalan hissəsində yalnız hovuzun divarları görünəcək.
Yuxarıdakı mülahizədən aydın olur ki, refraksiyadan fərqli olaraq tam əks olunma geri dönən hadisə deyil, o, yalnız daha sıx mühitdən daha az sıx mühitə keçərkən baş verir, əksinə deyil.
Təbiətdə və texnologiyada tam əks olunma
Təbiətdə bəlkə də ən çox yayılmış və tam əks olunmadan mümkün olmayan təsir göy qurşağıdır. Göy qurşağının rəngləri ağ işığın yağış damcılarında yayılmasının nəticəsidir. Halbuki şüalar bu damcıların içindən keçəndə ya tək, ya da ikiqat daxili əksi yaşayırlar. Buna görə göy qurşağı həmişə ikiqat görünür.
Daxili tam əksetmə fenomeni fiber optik texnologiyada istifadə olunur. Optik liflər sayəsində uzun məsafələrə elektromaqnit dalğalarını itkisiz ötürmək mümkündür.
