Wie kann die Lichtgeschwindigkeit an der Grenzfläche zwischen zwei Medien gleich der eines der beiden Medien sein?

Wenn Licht von einem optisch dichteren Medium in ein optisch dünneres Medium übergeht, biegt es sich gemäß dem Brechungsgesetz von Snell von der Normalen weg μ 1 Sünde ich = μ 2 Sünde R Wo μ 1 Und μ 2 sind die Brechungsindizes der beiden Medien, μ 1 > μ 2 , Und ich Und R sind die Einfalls- bzw. Brechungswinkel.

Wenn wir zunehmen ich schrittweise, R steigt auch. Seit, R > ich als μ 1 > μ 2 , R wird 90 Vor ich . Der Einfallswinkel, für den der Brechungswinkel gilt 90 wird kritischer Winkel genannt ich C . Aus dem Snellschen Gesetz erhalten wir Sünde ich C = μ 2 / μ 1 . So wird der kritische Winkel in fast allen Quellen erklärt. Jenseits dieses Winkels heißt es, dass das Snellsche Brechungsgesetz nicht mehr gültig ist und keine Brechung mehr möglich ist, sondern nur noch Reflexion oder genauer gesagt Totalreflexion stattfindet.

Ich verstehe nicht, warum wir immer noch den Brechungsindex des Mediums bei streifendem gebrochenem Strahl ( R = 90 ) als μ 2 . Wie können wir die Lichtgeschwindigkeit (und damit den Brechungsindex) an der Grenzfläche zwischen zwei Medien ermitteln? Gemäß den Ableitungen ist die Lichtgeschwindigkeit in der Grenzfläche dieselbe wie die des anderen Mediums als dem, aus dem der Strahl ausgetreten ist (hier ist es das seltenere Medium). Aber warum wählen wir es so? Warum kann es nicht umgekehrt sein?

Antworten (1)

Der Fall des gebrochenen Winkels ist 90 ist schlecht definiert, da Sie berechnen und sehen können, dass Sie für alle Winkel, die gleich oder größer als der Grenzwinkel sind, eine totale interne Reflexion erhalten . Das heißt, es bewegt sich tatsächlich keine Energie parallel zur Schnittstelle, und Sie können nicht über ihre Geschwindigkeit sprechen.

Vielen Dank für Ihre Antwort. Könnten Sie Ihre Antwort nach Möglichkeit mit zuverlässigen Ressourcen untermauern? Soweit ich bisher gelernt habe, streift ein im kritischen Winkel einfallender Lichtstrahl nach der Brechung die Oberfläche. Das Auftreten von TIR für im kritischen Winkel einfallende Strahlen ist mir neu. So dachte ich, dass eine interne Reflexion stattfinden würde, wenn man den Einfallswinkel allmählich erhöht.
Es ist nicht so, dass 100% der Energie übertragen wird und im kritischen Winkel BAM überhaupt keine Übertragung. Die Übertragung wird schwächer und schwächer, bis sie sich am kritischen Winkel dem tatsächlichen nähert 0 und danach bleibt es so. Sehen Sie sich die Fresnel-Gleichungen an, um eine quantitative Vorstellung von den Zahlen zu erhalten: en.wikipedia.org/wiki/Fresnel_equations , und Sie können es auch in der folgenden Simulation sehen (ändern Sie den ersten mittleren Brechungsindex und beobachten Sie, wie Sie den Winkel vergrößern, mehr ist reflektiert und weniger übertragen: phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/…
@Vishnu Was bedeutet das Abstreifen der Oberfläche überhaupt? Mindestens 1 cm innerhalb eines Atomdurchmessers von der Oberfläche bleiben? Ist die Oberfläche überhaupt mit dieser Genauigkeit definierbar? Kann ein Lichtstrahl überhaupt so dünn sein?