Phản xạ toàn phần: Định nghĩa, điều kiện xảy ra và ứng dụng

Phản xạ toàn phần được ứng dụng nhiều trong cuộc sống hiện nay. Để hiện tượng này xảy ra cần phụ thuộc vào những điều kiện nhất định. Nếu bạn còn chưa biết về loại phản xạ này là gì thì hãy cùng VietChem khám phá thông tin chi tiết trong bài viết bên dưới.

1. Phản xạ toàn phần là gì?

Phản xạ toàn phần là hiện tượng các tia sáng bị phản xạ lại sau khi đi vào một mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Khi đó, ánh sáng này không bị lọt ra bên ngoài môi trường ban đầu. Đây là hiện tượng phổ biến trong lĩnh vực quang học và có tính ứng dụng cao trong đời sống của con người.

Góc phản xạ toàn phần là một trong những nội dung liên quan đến hiện tượng phản xạ toàn phần là gì. Góc được tạo thành bởi mặt phân cách và tia sáng. Chỉ khi môi trường có chỉ số khúc xạ khác nhau mới xảy ra hiện tượng này.

Tìm hiểu về phản xạ toàn phần

Loại phản xạ này gặp nhiều trong thực tế. Điển hình như ánh sáng khi chiếu qua dải phân cách giữa nước và không khí, ví dụ: mặt biển, mặt sông,… Ngoài ra, phản xạ có thể xuất hiện ở môi trường không khí với nhựa hay thủy tinh…

Tùy theo tính chất của bề mặt tiếp xúc mà hiện tượng phản xạ toàn phần sẽ có sự khác biệt. Dựa vào góc nghiêng của ánh sáng và mặt phân cách ở hai môi trường khác nhau sẽ tương ứng với những điều kiện phản xạ tương ứng.

2. Điều kiện phản xạ toàn phần

Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần bao gồm những gì là vấn đề được nhiều quan tâm. Để hiện tượng quang học này xảy ra, cần tuân thủ các điều kiện sau:

2.1. Điều kiện về ánh sáng

Ánh sáng được truyền từ môi trường ban đầu đến môi trường có chỉ số khúc xạ thấp hơn. Trong đó, môi trường ban đầu thường có tính chất trong suốt như nước, thủy tinh. Môi trường còn lại có thể là không khí.

2.2. Góc tới so với góc giới hạn có thể lớn hơn hoặc bằng

Điều kiện của góc tới đó là bằng hoặc lớn hơn góc giới hạn thì mới xảy ra quá trình phản xạ toàn phần. Công thức tính góc giới hạn là = n2/n1.

Trong đó:

• n1: Chỉ số khúc xạ của môi trường ban đầu, cao hơn so với môi trường còn lại.
• n2: Chỉ số khúc xạ của môi trường có chỉ số khúc xạ thấp hơn.

Tìm hiểu điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần

2.3. Điều kiện khi ánh sáng đi qua không khí

Khi ánh sáng chiếu ra không khí từ môi trường có chiết suất hoặc chỉ số khúc xạ thấp. Điều kiện để xảy ra toàn phần đó là góc tới bằng hoặc lớn hơn góc giới hạn. Công thức tính góc giới hạn là sinigh = 1/n. Trong đó n là chỉ số khúc xạ.

3. Phân biệt phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường

Phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường đều có điểm giống nhau là tuân theo định luật ánh sáng. Đồng thời, ánh sáng bị hắt lại môi trường cũ.

Tuy nhiên, hai loại phản xạ này lại có những điểm khác biệt rõ rệt thông qua bảng so sánh dưới đây.

Tiêu chí so sánh

Phản xạ toàn phần

Phản xạ thông thường

Điều kiện, yêu cầu

Xảy ra khi môi trường thứ hai có độ chiết quang thấp hơn môi trường đầu tiên.

Góc tới so với góc giới hạn bằng hoặc lớn hơn.

Xảy ra khi ánh sáng gặp mặt phân cách mà không cần điều kiện gì.

Cường độ chùm tia phản xạ

Bằng cường độ chùm đọ tia tới.

Yếu hơn chùm tia tới.

4. Ứng dụng phản xạ toàn phần

Phản xạ toàn phần sau khi đã đáp ứng những điều kiện trên được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực quan trọng của cuộc sống. Bao gồm:

4.1. Ứng dụng làm ống nhòm, kính thiên văn

Loại phản xạ này sẽ giúp tạo ra hình ảnh rõ nét bằng cách tập trung ánh sáng. Thiết kế của phần lens trong ống nhòm, kính thiên văn có tác dụng phản xạ ánh sáng toàn phần để hình ảnh thu được không bị biến dạng mà đảm bảo độ sắc nét, rõ ràng.

Phản xạ toàn phần ứng dụng trong ống nhòm, kính thiên văn

4.2. Ứng dụng làm gương trang điểm

Để hình ảnh thu lại trong gương rõ nét, bên dưới của gương sẽ được bao phủ bởi một lớp có chỉ số khúc xạ cao. Khi đó, ánh sáng từ môi trường không khí có chỉ số khúc xạ thấp sẽ tạo nên hiện tượng phản xạ toàn phần.

4.3. Ứng dụng trong chế tạo mắt kính

Ứng dụng quan trọng của phản xạ toàn phần là sản xuất, chế tạo kính mắt. Nhất là loại kính chống lóa, chống chói và tia UV để bảo vệ mắt khỏi ánh nắng mặt trời. Đồng thời, lớp phủ trên bề mặt của kính sẽ làm tăng độ rõ nét của hình ảnh phía trước.

Ứng dụng trong chế tạo mắt kính

4.4. Hiện tượng cầu vồng

Hiện tượng của cầu vồng là sự phản xạ của ánh sáng trong nước. Khi giọt nước bị ánh sáng mặt trời xuyên qua sẽ hình thành phản xạ và tạo ra cầu vồng tươi đẹp như mọi người vẫn nhìn thấy. Trong đó, mỗi màu sắc trên cầu vồng tương ứng với góc phản xạ khác nhau và dễ dàng nhận biết.

Hiện tượng phản xạ toàn phần xuất hiện khi có ánh sáng bị phản xạ trên mặt phân cách với chỉ số khúc xạ khác nhau. Thông qua tính chất này đã mang đến nhiều ứng dụng hữu ích cho cuộc sống của con người. Hy vọng những chia sẻ của VietChem sẽ giúp các bạn hiểu biết thêm kiến thức bổ ích để áp dụng khi cần thiết.