TIR   Total Internal Reflection, Total Reflection   전반사, 내부 전반사

1. 전반사, 임계각 이란?

  ㅇ 전반사
     - 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사할 때, 어느 특정 각도 이상이면, 
     - 그 경계면에서 빛이 투과,굴절됨이 없이 전부 반사되는 현상

     * 전반사 응용 例) 반사 프리즘, 광통신 등

  ㅇ 임계각
     - 전반사가 일어날 수 있는 (일어나기 시작하는) 최소 입사각


2. 전반사 임계각 및 전반사 조건

    

  ㅇ 전반사 임계각 (Critical Angle) 이란?
     - 전반사가 일어나기 시작하는 입사각 
        . 이때의 굴절각은, θt = 90˚가 됨

  ㅇ 전반사 임계각 표현식
     - 스넬의 법칙에 따라,
        .  n₁sin θ₁= n₂sin θ₂
        .  sin θc = n₂/ n₁ ( sin θ₂= sin 90˚= 1 ) 
        .  즉, sin θc = n₂/ n₁

     * [참고] ☞ Snell의 법칙, 빛의 반사, 프레넬의 반사법칙 참조

  ㅇ 전반사 조건  :  (굴절률 및 입사각)
     -  굴절률 조건  :   n₁> n₂
        . 굴절률이 큰 매질에서 작은 매질로 입사해야 함
     -  입사각 조건  :  θi ≥ θc : 
        . 입사각이 임계각 θc 보다 크거나 같아야 함


3. 전반사 例)  잠수부의 물 밖 보기

  ㅇ 잠수부가 물 밑에서,
  ㅇ 임계각 이상으로, 수면을 바라볼 때, 물 밖이 안보이고 바닷물 속이 비쳐 보임 (빛이 전반사 됨)
  ㅇ 임계각 이내이면, 이때에는, 수면 밖이 보임 (빛이 투과 됨)


4. `전반사 원리`  =  `광섬유 도파원리`

  ㅇ 빛이 굴절률이 큰 매질에서  굴절률이 작은 매질(n₁> n₂)로 입사하는 경우,
     - 입사각(θ₁)이 어떤 임계각(θc) 보다 크게되면,
        . 입사되는 모든 광선은 투과하지 않고, 전부 반사 또는 굴절각 90˚로 진행 함 (전반사함)

  ㅇ 광섬유 도파원리
     - 전반사는, 광섬유 내의 광의 도파원리 임
        . 빛을 광섬유 코어 내로 전부 전파시킴 (내부 전반사, Total Internal Reflection)
           .. 코어에 입사된 빛 에너지를 광섬유 밖으로 빠져 나가지 못하도록,
           .. 클래딩 굴절률이 코어 굴절률 보다 약간 낮게 제조 (0.2 ~ 1 % 정도) 
     * [참고] ☞ 수광각 참조