სინათლის დაცემის გარკვეული კუთხით $(\alpha )_(pad)=(\alpha )_(pred)$, რომელსაც ე.წ. შემზღუდავი კუთხე, გარდატეხის კუთხე უდრის $\frac(\pi )(2),\ $ამ შემთხვევაში, რეფრაქციული სხივი სრიალებს მედიას შორის ინტერფეისის გასწვრივ, შესაბამისად, არ არის გატეხილი სხივი. შემდეგ, გარდატეხის კანონიდან შეგვიძლია დავწეროთ, რომ:

სურათი 1.

მთლიანი ასახვის შემთხვევაში, განტოლება არის:

არ აქვს გამოსავალი გარდატეხის კუთხის რეალური მნიშვნელობების რეგიონში ($(\alpha)_(pr)$). ამ შემთხვევაში, $cos((\alpha )_(pr))$ არის მხოლოდ წარმოსახვითი. თუ მივმართავთ Fresnel-ის ფორმულებს, მაშინ მოსახერხებელია მათი წარმოდგენა ფორმაში:

სადაც დაცემის კუთხე აღინიშნება $\alpha $-ით (მოკლედ), $n$ არის იმ გარემოს გარდატეხის მაჩვენებელი, სადაც სინათლე ვრცელდება.

Fresnel ფორმულები აჩვენებს, რომ მოდულები $\left|E_(otr\bot )\right|=\left|E_(otr\bot )\right|$, $\left|E_(otr//)\right|=\ მარცხენა |E_(otr//)\right|$ რაც ნიშნავს, რომ ასახვა არის „სრული“.

შენიშვნა 1

უნდა აღინიშნოს, რომ არაჰომოგენური ტალღა არ ქრება მეორე გარემოში. ამრიგად, თუ $\alpha =(\alpha )_0=(arcsin \left(n\right),\ მაშინ\ )$ $E_(pr\bot )=2E_(pr\bot ).$ შემთხვევა არ არის. ვინაიდან Fresnel ფორმულები მოქმედებს მონოქრომატულ ველზე, ანუ სტაბილურ პროცესზე. ამ შემთხვევაში, ენერგიის შენარჩუნების კანონი მოითხოვს, რომ ენერგიის საშუალო ცვლილება მეორე გარემოში პერიოდის განმავლობაში ნულის ტოლი იყოს. ტალღა და ენერგიის შესაბამისი ფრაქცია ინტერფეისის გავლით შეაღწევს მეორე გარემოში ტალღის სიგრძის რიგის არაღრმა სიღრმემდე და მოძრაობს მასში ინტერფეისის პარალელურად ფაზის სიჩქარით, რომელიც ნაკლებია ტალღის ფაზის სიჩქარეზე. მეორე საშუალო. ის უბრუნდება პირველ გარემოს იმ წერტილში, რომელიც ოფსეტურია შესვლის წერტილიდან.

ტალღის შეღწევა მეორე გარემოში შეიძლება დაფიქსირდეს ექსპერიმენტში. სინათლის ტალღის ინტენსივობა მეორე გარემოში შესამჩნევია მხოლოდ ტალღის სიგრძეზე მცირე მანძილზე. ინტერფეისის მახლობლად, რომელზეც სინათლის ტალღა ეცემა, რომელიც განიცდის მთლიან არეკვლას, მეორე საშუალების მხარეს, თხელი ფენის ბრწყინვალება ჩანს, თუ მეორე გარემოში არის ფლუორესცენტური ნივთიერება.

მთლიანი ასახვა იწვევს მირაჟების წარმოქმნას, როდესაც დედამიწის ზედაპირი მაღალ ტემპერატურაზეა. ამრიგად, ღრუბლებიდან მომდინარე სინათლის მთლიანი ასახვა იწვევს შთაბეჭდილებას, რომ გახურებული ასფალტის ზედაპირზე არის გუბეები.

ნორმალური ასახვის პირობებში, ურთიერთობები $\frac(E_(otr\bot ))(E_(pad\bot ))$ და $\frac(E_(otr//))(E_(pad//))$ ყოველთვის რეალურია. . მთლიანი ასახვის პირობებში ისინი რთულია. ეს ნიშნავს, რომ ამ შემთხვევაში ტალღის ფაზა განიცდის ნახტომს, ხოლო ის განსხვავდება ნულიდან ან $\pi $-დან. თუ ტალღა პოლარიზებულია დაცემის სიბრტყის პერპენდიკულურად, მაშინ შეგვიძლია დავწეროთ:

სადაც $(\delta )_(\bot )$ არის სასურველი ფაზის ნახტომი. რეალური და წარმოსახვითი ნაწილების გათანაბრებით, გვაქვს:

გამონათქვამებიდან (5) ვიღებთ:

შესაბამისად, ტალღისთვის, რომელიც პოლარიზებულია დაცემის სიბრტყეში, შეიძლება მივიღოთ:

$(\delta )_(//)$ და $(\delta )_(\bot )$ ფაზური გადახტომები არ არის იგივე. არეკლილი ტალღა პოლარიზებული იქნება ელიფსურად.

მთლიანი ასახვის გამოყენება

დავუშვათ, რომ ორი იდენტური მედია გამოყოფილია ჰაერის თხელი უფსკრულით. მასზე სინათლის ტალღა ეცემა ზღვარზე მეტი კუთხით. შეიძლება მოხდეს, რომ ის შეაღწიოს ჰაერის უფსკრულის სახით არაჰომოგენური ტალღის სახით. თუ უფსკრული სისქე მცირეა, მაშინ ეს ტალღა მიაღწევს ნივთიერების მეორე საზღვარს და არ იქნება ძალიან შესუსტებული. ჰაერის უფსკრულიდან ნივთიერებაში გადასვლის შემდეგ, ტალღა კვლავ გადაიქცევა ერთგვაროვანში. ასეთი ექსპერიმენტი ნიუტონმა ჩაატარა. მეცნიერმა მართკუთხა პრიზმის ჰიპოტენუზაზე სფერულად გაპრიალებული სხვა პრიზმა დააჭირა. ამ შემთხვევაში, სინათლე გადავიდა მეორე პრიზმაში არა მხოლოდ იქ, სადაც ისინი ეხებიან, არამედ კონტაქტის ირგვლივ პატარა რგოლში, იმ ადგილას, სადაც უფსკრული სისქე შედარებულია გრძელ ტალღის სიგრძესთან. თუ დაკვირვებები ხდებოდა თეთრ შუქზე, მაშინ ბეჭდის კიდეს მოწითალო ფერი ჰქონდა. ეს ასე უნდა იყოს, რადგან შეღწევის სიღრმე ტალღის სიგრძის პროპორციულია (წითელი სხივებისთვის ის უფრო მეტია, ვიდრე ლურჯისთვის). უფსკრულის სისქის შეცვლით შესაძლებელია გადაცემული სინათლის ინტენსივობის შეცვლა. ეს ფენომენი საფუძვლად დაედო მსუბუქ ტელეფონს, რომელიც დაპატენტებულია Zeiss-ის მიერ. ამ მოწყობილობაში გამჭვირვალე მემბრანა მოქმედებს როგორც ერთ-ერთი მედია, რომელიც ირხევა მასზე ხმის ინციდენტის მოქმედებით. სინათლე, რომელიც გადის ჰაერის უფსკრულის მეშვეობით, დროთა განმავლობაში იცვლის ინტენსივობას ხმის სიძლიერის ცვლილებით. ფოტოცელზე მოხვედრისას ის წარმოქმნის ალტერნატიულ დენს, რომელიც იცვლება ხმის სიძლიერის ცვლილების შესაბამისად. შედეგად მიღებული დენი ძლიერდება და შემდგომში გამოიყენება.

თხელი უფსკრულით ტალღის შეღწევის ფენომენი არ არის სპეციფიკური ოპტიკისთვის. ეს შესაძლებელია ნებისმიერი ბუნების ტალღისთვის, თუ ფაზის სიჩქარე უფსკრულიში უფრო მაღალია ვიდრე ფაზის სიჩქარე გარემოში. ამ ფენომენს დიდი მნიშვნელობა აქვს ბირთვულ და ატომურ ფიზიკაში.

მთლიანი შიდა ასახვის ფენომენი გამოიყენება სინათლის გავრცელების მიმართულების შესაცვლელად. ამ მიზნით გამოიყენება პრიზმები.

მაგალითი 1

ვარჯიში:მოიყვანეთ ტოტალური ასახვის ფენომენის მაგალითი, რომელიც ხშირად გვხვდება.

გადაწყვეტილება:

შეიძლება ასეთი მაგალითის მოყვანა. თუ გზატკეცილი ძალიან ცხელია, მაშინ ჰაერის ტემპერატურა მაქსიმალურია ასფალტის ზედაპირთან და მცირდება გზიდან მანძილის მატებასთან ერთად. ეს ნიშნავს, რომ ჰაერის რეფრაქციული ინდექსი მინიმალურია ზედაპირზე და იზრდება მანძილის მატებასთან ერთად. ამის შედეგად, მაგისტრალის ზედაპირის მიმართ მცირე კუთხის მქონე სხივები განიცდის მთლიან არეკვლას. თუ ყურადღებას გაამახვილებთ მანქანაში მოძრაობისას, მაგისტრალის ზედაპირის შესაფერის მონაკვეთზე, დაინახავთ მანქანას, რომელიც თავდაყირა მიდის საკმაოდ შორს წინ.

მაგალითი 2

ვარჯიში:რა არის ბრუსტერის კუთხე სინათლის სხივისთვის, რომელიც ცვივა ბროლის ზედაპირზე, თუ ამ სხივის მთლიანი არეკვლის შემზღუდველი კუთხე ჰაერ-კრისტალის ინტერფეისზე არის 400?

გადაწყვეტილება:

\[(tg(\alpha)_b)=\frac(n)(n_v)=n\მარცხნივ(2.2\მარჯვნივ).\]

გამოთქმიდან (2.1) გვაქვს:

ჩვენ ვცვლით გამოხატვის მარჯვენა მხარეს (2.3) ფორმულაში (2.2), გამოვხატავთ სასურველ კუთხეს:

\[(\alpha)_b=arctg\left(\frac(1)((sin \left((\alpha)_(pred)\right)\ ))\right).\]

მოდით გავაკეთოთ გამოთვლები:

\[(\alpha)_b=arctg\left(\frac(1)((sin \left(40()^\circ \right)\ ))\right)\დაახლოებით 57()^\circ .\]

პასუხი:$(\alpha)_b=57()^\circ .$

ლექცია 23 გეომეტრიული ოპტიკა

ლექცია 23 გეომეტრიული ოპტიკა

1. სინათლის არეკვლისა და გარდატეხის კანონები.

2. სულ შიდა ასახვა. ბოჭკოვანი ოპტიკა.

3. ლინზები. ლინზის ოპტიკური სიმძლავრე.

4. ლინზების აბერაციები.

5. ძირითადი ცნებები და ფორმულები.

6. ამოცანები.

სინათლის გავრცელებასთან დაკავშირებული მრავალი პრობლემის გადაჭრისას შეიძლება გამოვიყენოთ გეომეტრიული ოპტიკის კანონები, რომელიც ეფუძნება სინათლის სხივის კონცეფციას, როგორც ხაზს, რომლის გასწვრივაც ვრცელდება სინათლის ტალღის ენერგია. ერთგვაროვან გარემოში სინათლის სხივები სწორხაზოვანია. გეომეტრიული ოპტიკა არის ტალღის ოპტიკის შემზღუდველი შემთხვევა, რადგან ტალღის სიგრძე ნულისკენ მიისწრაფვის (λ →0).

23.1. სინათლის არეკვლისა და გარდატეხის კანონები. მთლიანი შიდა ანარეკლი, სინათლის გიდები

ასახვის კანონები

სინათლის ანარეკლი- ფენომენი, რომელიც ხდება ორ მედიას შორის ინტერფეისზე, რის შედეგადაც სინათლის სხივი ცვლის მისი გავრცელების მიმართულებას და რჩება პირველ გარემოში. არეკვლის ბუნება დამოკიდებულია ამრეკლავი ზედაპირის და ტალღის სიგრძის დარღვევის ზომებს (h) შორის თანაფარდობაზე. (λ) ინციდენტის გამოსხივება.

დიფუზური ანარეკლი

როდესაც დარღვევები განლაგებულია შემთხვევით და მათი ზომები არის ტალღის სიგრძის რიგის ან აღემატება მას, არსებობს დიფუზური ანარეკლი- სინათლის გაფანტვა სხვადასხვა მიმართულებით. დიფუზური არეკვლის გამო ხდება არანათელი სხეულები ხილული, როდესაც მათი ზედაპირებიდან სინათლე აირეკლება.

სარკის ანარეკლი

თუ დარღვევების ზომები მცირეა ტალღის სიგრძესთან შედარებით (სთ<< λ), то возникает направленное, или სარკე,სინათლის არეკვლა (სურ. 23.1). ამ შემთხვევაში, შემდეგი კანონები სრულდება.

დაცემის სხივი, არეკლილი სხივი და ნორმალური ორ მედიას შორის ინტერფეისის მიმართ, სხივის დაცემის წერტილიდან, დევს იმავე სიბრტყეში.

ასახვის კუთხე უდრის დაცემის კუთხს:β = ა.

ბრინჯი. 23.1.სხივების მიმდინარეობა სპეკულარულ ანარეკლში

გარდატეხის კანონები

როდესაც სინათლის სხივი ეცემა ორ გამჭვირვალე მედიას შორის ინტერფეისზე, იგი იყოფა ორ სხივად: არეკლილი და რეფრაქციული(სურ. 23.2). გარდატეხილი სხივი ვრცელდება მეორე გარემოში, იცვლის მიმართულებას. საშუალების ოპტიკური მახასიათებელია აბსოლუტური

ბრინჯი. 23.2.სხივების გზა გარდატეხის დროს

რეფრაქციული ინდექსი,რომელიც უდრის ვაკუუმში სინათლის სიჩქარის თანაფარდობას ამ გარემოში სინათლის სიჩქარესთან:

გარდატეხილი სხივის მიმართულება დამოკიდებულია ორი მედიის რეფრაქციული მაჩვენებლების თანაფარდობაზე. შესრულებულია გარდატეხის შემდეგი კანონები.

ჩავარდნილი სხივი, გარდატეხილი სხივი და ორ მედიას შორის არსებული შუალედის ნორმალური, სხივის დაცემის წერტილიდან, დევს იმავე სიბრტყეში.

დაცემის კუთხის სინუსის თანაფარდობა გარდატეხის კუთხის სინუსთან არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც ტოლია მეორე და პირველი მედიის აბსოლუტური რეფრაქციული მაჩვენებლების თანაფარდობას:

23.2. მთლიანი შიდა ასახვა. ბოჭკოვანი ოპტიკა

განვიხილოთ სინათლის გადასვლა მაღალი გარდატეხის ინდექსით n 1 (ოპტიკურად უფრო მკვრივი) გარემოდან უფრო დაბალი გარდატეხის ინდექსით n 2 (ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივი). ნახაზი 23.3 გვიჩვენებს სხივების მოხვედრას მინა-ჰაერის ინტერფეისზე. შუშისთვის, რეფრაქციული ინდექსი n 1 = 1.52; ჰაერისთვის n 2 = 1.00.

ბრინჯი. 23.3.მთლიანი შიდა ასახვის შემთხვევა (n 1 > n 2)

დაცემის კუთხის ზრდა იწვევს გარდატეხის კუთხის ზრდას მანამ, სანამ გარდატეხის კუთხე არ გახდება 90°. დაცემის კუთხის შემდგომი ზრდით, დაცემის სხივი არ ირღვევა, მაგრამ სრულადასახულია ინტერფეისიდან. ამ ფენომენს ე.წ მთლიანი შიდა ასახვა.ეს შეიმჩნევა, როდესაც სინათლე ეცემა უფრო მკვრივი გარემოდან საზღვარზე ნაკლებად მკვრივ გარემოსთან და შედგება შემდეგში.

თუ დაცემის კუთხე აღემატება ამ მედიის შემზღუდველ კუთხეს, მაშინ ინტერფეისზე არ ხდება რეფრაქცია და შემთხვევის შუქი მთლიანად აირეკლება.

დაცემის შემზღუდველი კუთხე განისაზღვრება მიმართებით

არეკლილი და გარდატეხილი სხივების ინტენსივობის ჯამი უდრის დაცემის სხივის ინტენსივობას. დაცემის კუთხის მატებასთან ერთად იზრდება არეკლილი სხივის ინტენსივობა, ხოლო გარდატეხილი სხივის ინტენსივობა მცირდება და დაცემის შემზღუდავი კუთხისთვის ხდება ნულის ტოლი.

ბოჭკოვანი ოპტიკა

მთლიანი შიდა ასახვის ფენომენი გამოიყენება მოქნილი სინათლის გიდებში.

თუ სინათლე მიმართულია თხელი მინის ბოჭკოს ბოლოში, რომელიც გარშემორტყმულია კუთხის უფრო დაბალი რეფრაქციული ინდექსით, მაშინ სინათლე გავრცელდება ბოჭკოში და განიცდის მთლიან არეკვლას მინის საფარის ინტერფეისზე. ასეთ ბოჭკოს ე.წ მსუბუქი სახელმძღვანელო.სინათლის გიდის მოსახვევები ხელს არ უშლის სინათლის გავლას

თანამედროვე სინათლის გიდებში მისი შთანთქმის შედეგად სინათლის დაკარგვა ძალიან მცირეა (10% კმ-ზე), რაც შესაძლებელს ხდის მათ გამოყენებას ოპტიკურ-ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემებში. მედიცინაში ენდოსკოპების დასამზადებლად გამოიყენება თხელი მსუბუქი გიდების შეკვრა, რომლებიც გამოიყენება ღრუ შინაგანი ორგანოების ვიზუალური გამოკვლევისთვის (სურ. 23.5). ენდოსკოპში ბოჭკოების რაოდენობა მილიონს აღწევს.

საერთო შეკვრაში ჩასმული ცალკეული სინათლის სახელმძღვანელო არხის დახმარებით, ლაზერული გამოსხივება გადაიცემა შიდა ორგანოებზე თერაპიული ზემოქმედების მიზნით.

ბრინჯი. 23.4.სინათლის სხივების გავრცელება ბოჭკოში

ბრინჯი. 23.5.ენდოსკოპი

ასევე არის ბუნებრივი სინათლის გიდები. მაგალითად, ბალახოვან მცენარეებში ღერო ასრულებს სინათლის სახელმძღვანელოს როლს, რომელიც აწვდის სინათლეს მცენარის მიწისქვეშა ნაწილს. ღეროს უჯრედები ქმნიან პარალელურ სვეტებს, რაც მოგვაგონებს სამრეწველო სინათლის გიდების დიზაინს. Თუ

ასეთი სვეტის გასანათებლად, მისი მიკროსკოპით შესწავლისას, ცხადია, რომ მისი კედლები ბნელი რჩება, ხოლო თითოეული უჯრედის შიგნით ნათლად განათებულია. სიღრმე, რომლითაც შუქი მიეწოდება ამ გზით, არ აღემატება 4-5 სმ-ს, მაგრამ ასეთი მოკლე განათების სახელმძღვანელოც კი საკმარისია ბალახოვანი მცენარის მიწისქვეშა ნაწილის განათებისთვის.

23.3. ლინზები. ლინზის ოპტიკური სიმძლავრე

ობიექტივი -გამჭვირვალე სხეული, ჩვეულებრივ შემოსაზღვრულია ორი სფერული ზედაპირით, რომელთაგან თითოეული შეიძლება იყოს ამოზნექილი ან ჩაზნექილი. ამ სფეროების ცენტრებში გამავალ სწორ ხაზს ეწოდება ლინზის მთავარი ოპტიკური ღერძი(სიტყვა სახლშიჩვეულებრივ გამოტოვებული).

ობიექტივი, რომლის მაქსიმალური სისქე ბევრად ნაკლებია ორივე სფერული ზედაპირის რადიუსზე, ეწოდება გამხდარი.

ლინზაში გავლისას სინათლის სხივი იცვლის მიმართულებას - ის იხრება. თუ გადახრა არის გვერდით ოპტიკური ღერძი,მაშინ ობიექტივი ეწოდება შეგროვებაწინააღმდეგ შემთხვევაში ლინზას ეძახიან გაფანტვა.

ოპტიკური ღერძის პარალელურად კონვერტაციულ ლინზაზე ნებისმიერი სხივი, გარდატეხის შემდეგ, გადის ოპტიკური ღერძის (F) წერტილში, ე.წ. მთავარი ფოკუსი(სურ. 23.6, ა). განსხვავებული ლინზისთვის, ფოკუსი გადის გაგრძელებაგარდატეხილი სხივი (ნახ. 23.6, ბ).

თითოეულ ლინზას აქვს ორი კერა, რომელიც მდებარეობს მის ორივე მხარეს. მანძილი ფოკუსიდან ლინზის ცენტრამდე ე.წ ძირითადი ფოკუსური მანძილი(ვ).

ბრინჯი. 23.6.კონვერტაციული (ა) და განსხვავებულ (ბ) ლინზების ფოკუსი

გამოთვლის ფორმულებში f აღებულია "+" ნიშნით შეკრებალინზები და "-" ნიშნით ამისთვის გაფანტვალინზები.

ფოკუსური სიგრძის ორმხრივი ეწოდება ლინზის ოპტიკური სიმძლავრე: D = 1/f. ოპტიკური სიმძლავრის ერთეული - დიოპტრია(dptr). 1 დიოპტრი არის ლინზის ოპტიკური სიმძლავრე, რომლის ფოკუსური სიგრძეა 1 მ.

ოპტიკური სიმძლავრეთხელი ლინზა და ფოკუსური მანძილიდამოკიდებულია სფეროების რადიუსებზე და ლინზის ნივთიერების რეფრაქციულ ინდექსზე გარემოსთან მიმართებაში:

სადაც R 1 , R 2 - ლინზების ზედაპირების გამრუდების რადიუსი; n არის ლინზის ნივთიერების რეფრაქციული მაჩვენებელი გარემოსთან მიმართებაში; აღებულია "+" ნიშანი ამოზნექილიზედაპირზე, ხოლო ნიშანი "-" - for ჩაზნექილი.ერთ-ერთი ზედაპირი შეიძლება იყოს ბრტყელი. ამ შემთხვევაში აიღეთ R = ∞ , 1/R = 0.

ლინზები გამოიყენება სურათების გადასაღებად. განვიხილოთ ობიექტი, რომელიც მდებარეობს კონვერდიკულარული ლინზის ოპტიკური ღერძის პერპენდიკულარულად და შექმენით მისი ზედა წერტილის A გამოსახულება. მთელი ობიექტის გამოსახულება ასევე იქნება ლინზის ღერძის პერპენდიკულარული. ობიექტის მდებარეობიდან გამომდინარე ობიექტივთან მიმართებაში, შესაძლებელია სხივების გარდატეხის ორი შემთხვევა, ნაჩვენებია ნახ. 23.7.

1. თუ ობიექტიდან ობიექტივამდე მანძილი აღემატება f ფოკუსურ სიგრძეს, მაშინ A წერტილის მიერ გამოსხივებული სხივები ლინზაში გავლის შემდეგ. იკვეთება A წერტილში, რომელსაც ე.წ რეალური სურათი.მიღებულია რეალური სურათი უკუღმა.

2. თუ მანძილი ობიექტიდან ლინზამდე f ფოკუსური მანძილით ნაკლებია, მაშინ A წერტილის მიერ გამოსხივებული სხივები ლინზაში გავლის შემდეგ. რასა -

ბრინჯი. 23.7.რეალური (a) და წარმოსახვითი (b) გამოსახულებები, რომლებიც მოცემულია კონვერტაციული ლინზებით

იარეთ გარშემოხოლო A წერტილში მათი გაფართოებები იკვეთება.ამ პუნქტს ე.წ წარმოსახვითი სურათი.მიიღება წარმოსახვითი გამოსახულება პირდაპირი.

განსხვავებული ობიექტივი იძლევა ობიექტის ვირტუალურ გამოსახულებას მის ყველა პოზიციაზე (ნახ. 23.8).

ბრინჯი. 23.8.ვირტუალური სურათი, რომელიც მოცემულია განსხვავებული ლინზებით

გამოსახულების გამოსათვლელად გამოიყენება ლინზების ფორმულა,რომელიც ამყარებს კავშირს დებულებებს შორის ქულებიდა ის სურათები

სადაც f არის ფოკუსური მანძილი (განსხვავებული ლინზებისთვის უარყოფითი) a 1 - მანძილი ობიექტიდან ლინზამდე; a 2 არის მანძილი გამოსახულებამდე ობიექტივამდე ("+" ნიშანი აღებულია რეალური სურათისთვის, ხოლო "-" ნიშანი ვირტუალური გამოსახულებისთვის).

ბრინჯი. 23.9.ლინზების ფორმულის პარამეტრები

გამოსახულების ზომის შეფარდება ობიექტის ზომას ეწოდება ხაზოვანი ზრდა:

წრფივი ზრდა გამოითვლება ფორმულით k = a 2 / a 1. ობიექტივი (თუნდაც თხელი)მისცემს "სწორ" გამოსახულებას, დაემორჩილება ლინზების ფორმულა,მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ დაკმაყოფილებულია შემდეგი პირობები:

ლინზების გარდატეხის ინდექსი არ არის დამოკიდებული სინათლის ტალღის სიგრძეზე, ან შუქი საკმარისია მონოქრომატული.

გამოსახულების ლინზების გამოყენებისას რეალურისუბიექტები, ეს შეზღუდვები, როგორც წესი, არ არის დაცული: არის დისპერსია; ობიექტის ზოგიერთი წერტილი მდებარეობს ოპტიკური ღერძისგან მოშორებით; მოხვედრის სინათლის სხივები არ არის პარაქსიალური, ობიექტივი არ არის თხელი. ეს ყველაფერი იწვევს დამახინჯებასურათები. დამახინჯების შესამცირებლად, ოპტიკური ინსტრუმენტების ლინზები მზადდება რამდენიმე ლინზებისგან, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთთან ახლოს. ასეთი ლინზების ოპტიკური სიმძლავრე უდრის ლინზების ოპტიკური ძალების ჯამს:

23.4. ლინზების აბერაციები

აბერაციებიარის ზოგადი სახელი გამოსახულების შეცდომებისთვის, რომლებიც წარმოიქმნება ლინზების გამოყენებისას. აბერაციები (ლათინურიდან "aberratio"- გადახრა), რომლებიც ჩნდება მხოლოდ არამონოქრომატულ სინათლეში, ე.წ ქრომატული.ყველა სხვა სახის აბერაცია არის მონოქრომატულივინაიდან მათი გამოვლინება არ არის დაკავშირებული რეალური სინათლის კომპლექსურ სპექტრულ შემადგენლობასთან.

1. სფერული აბერაცია- მონოქრომატულიაბერაცია იმის გამო, რომ ლინზის უკიდურესი (პერიფერიული) ნაწილები უფრო ძლიერად გადახრის წერტილის წყაროდან მოსულ სხივებს, ვიდრე მის ცენტრალურ ნაწილს. შედეგად, ლინზის პერიფერიული და ცენტრალური რეგიონები ქმნიან სხვადასხვა გამოსახულებებს (S 2 და S "2, შესაბამისად) წერტილის წყაროს S 1-ის (ნახ. 23.10). შესაბამისად, ეკრანის ნებისმიერ პოზიციაზე, გამოსახულება მასზე. მიიღება ნათელი ლაქის სახით.

ამ ტიპის აბერაცია აღმოიფხვრება ჩაზნექილი და ამოზნექილი ლინზების სისტემების გამოყენებით.

ბრინჯი. 23.10.სფერული აბერაცია

2. ასტიგმატიზმი- მონოქრომატულიაბერაცია, რომელიც შედგება იმაში, რომ წერტილის გამოსახულებას აქვს ელიფსური ლაქის ფორმა, რომელიც გამოსახულების სიბრტყის გარკვეულ პოზიციებზე გადაგვარდება სეგმენტად.

ასტიგმატიზმი ირიბი სხივებივლინდება მაშინ, როცა წერტილიდან გამომავალი სხივები მნიშვნელოვან კუთხეებს ქმნიან ოპტიკურ ღერძთან. სურათზე 23.11, a წერტილის წყარო მდებარეობს მეორად ოპტიკურ ღერძზე. ამ შემთხვევაში, ორი გამოსახულება ჩნდება I და II სიბრტყეებში ერთმანეთის მიმართ პერპენდიკულარულად განლაგებული სწორი ხაზების სეგმენტების სახით. წყაროს გამოსახულების მიღება შესაძლებელია მხოლოდ ბუნდოვანი ლაქის სახით I და II სიბრტყეებს შორის.

ასტიგმატიზმი ასიმეტრიის გამოოპტიკური სისტემა. ამ ტიპის ასტიგმატიზმი ხდება მაშინ, როდესაც ოპტიკური სისტემის სიმეტრია სინათლის სხივთან მიმართებაში ირღვევა თავად სისტემის დიზაინის გამო. ამ აბერაციით, ლინზები ქმნიან გამოსახულებას, რომელშიც სხვადასხვა მიმართულებით ორიენტირებული კონტურები და ხაზები განსხვავებული სიმკვეთრეა. ეს შეინიშნება ცილინდრულ ლინზებში (სურ. 23.11, ბ).

ცილინდრული ლინზა ქმნის წერტილის ობიექტის ხაზოვან გამოსახულებას.

ბრინჯი. 23.11.ასტიგმატიზმი: ირიბი სხივები (ა); ლინზის ცილინდრულობის გამო (ბ)

თვალში ასტიგმატიზმი ყალიბდება ლინზებისა და რქოვანას სისტემების გამრუდების ასიმეტრიის დროს. ასტიგმატიზმის გამოსასწორებლად გამოიყენება სათვალეები, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული გამრუდება სხვადასხვა მიმართულებით.

3. დამახინჯება(დამახინჯება). როდესაც ობიექტის მიერ გაგზავნილი სხივები ქმნის დიდ კუთხეს ოპტიკურ ღერძთან, გვხვდება სხვა სახის მონოქრომატულიგადახრები - დამახინჯება.ამ შემთხვევაში ირღვევა გეომეტრიული მსგავსება საგანსა და გამოსახულებას შორის. მიზეზი ის არის, რომ სინამდვილეში ლინზის მიერ მოცემული წრფივი გადიდება დამოკიდებულია სხივების დაცემის კუთხეზე. შედეგად, კვადრატული ბადის გამოსახულება იღებს ან ბალიში-,ან ლულის ფორმისხედი (სურ. 23.12).

დამახინჯებასთან საბრძოლველად, არჩეულია ლინზების სისტემა საპირისპირო დამახინჯებით.

ბრინჯი. 23.12.დამახინჯება: a - pincushion, b - ბარელი

4. ქრომატული აბერაციაგამოიხატება იმაში, რომ წერტილიდან გამომავალი თეთრი სინათლის სხივი თავის გამოსახულებას ცისარტყელას წრის სახით იძლევა, იისფერი სხივები უფრო ახლოს იკვეთება ობიექტივთან, ვიდრე წითელი (სურ. 23.13).

ქრომატული აბერაციის მიზეზი არის ნივთიერების გარდატეხის ინდექსის დამოკიდებულება დაცემის სინათლის (დისპერსიის) ტალღის სიგრძეზე. ოპტიკაში ამ აბერაციის გამოსასწორებლად გამოიყენება სხვადასხვა დისპერსიის მქონე ჭიქებისგან დამზადებული ლინზები (აქრომატები, აპოქრომატები).

ბრინჯი. 23.13.ქრომატული აბერაცია

23.5. ძირითადი ცნებები და ფორმულები

მაგიდის გაგრძელება

მაგიდის დასასრული

23.6. Დავალებები

1. რატომ ანათებს ჰაერის ბუშტები წყალში?

პასუხი:წყლისა და ჰაერის ინტერფეისზე სინათლის არეკვლის გამო.

2. რატომ ჩანს კოვზი გადიდებული თხელკედლიან ჭიქა წყალში?

პასუხი:ჭიქაში წყალი მოქმედებს როგორც ცილინდრული კონვერტაციული ლინზა. ჩვენ ვხედავთ წარმოსახვით გადიდებულ სურათს.

3. ლინზის ოპტიკური სიმძლავრე 3 დიოპტრია. რა არის ლინზის ფოკუსური სიგრძე? გამოხატეთ თქვენი პასუხი სმ-ში.

გადაწყვეტილება

D \u003d 1 / f, f \u003d 1 / D \u003d 1/3 \u003d 0,33 მ. პასუხი: f = 33 სმ.

4. ორი ლინზის ფოკუსური მანძილი ტოლია, შესაბამისად: f = +40 სმ, f 2 = -40 სმ იპოვეთ მათი ოპტიკური სიმძლავრეები.

6. როგორ შეგიძლიათ განსაზღვროთ კონვერტაციული ლინზების ფოკუსური სიგრძე ნათელ ამინდში?

გადაწყვეტილება

მზიდან დედამიწამდე მანძილი იმდენად დიდია, რომ ლინზაზე დაცემული ყველა სხივი ერთმანეთის პარალელურია. თუ თქვენ მიიღებთ მზის სურათს ეკრანზე, მაშინ მანძილი ლინზიდან ეკრანამდე იქნება ფოკუსური მანძილის ტოლი.

7. ლინზისთვის, რომლის ფოკუსური მანძილი 20 სმ-ია, იპოვეთ მანძილი ობიექტამდე, რომლებზეც რეალური გამოსახულების წრფივი ზომა იქნება: ა) ობიექტის ზომაზე ორჯერ დიდი; ბ) ობიექტის ზომის ტოლი; გ) ობიექტის ზომის ნახევარი.

8. ნორმალური მხედველობის მქონე ადამიანისთვის ლინზის ოპტიკური სიმძლავრე 25 დიოპტრია. რეფრაქციული ინდექსი 1.4. გამოთვალეთ ლინზის გამრუდების რადიუსი, თუ ცნობილია, რომ გამრუდების ერთი რადიუსი მეორეზე ორჯერ არის.

გამოიყენება ე.წ. ბოჭკოვანი ოპტიკაში. ოპტიკა არის ოპტიკის ფილიალი, რომელიც ეხება სინათლის გამოსხივების გადაცემას ბოჭკოვანი სინათლის გიდების მეშვეობით. ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სინათლის გიდები არის ინდივიდუალური გამჭვირვალე ბოჭკოების სისტემა, რომლებიც აწყობილია ჩალიჩებად (ჩალიჩებად). სინათლე, რომელიც შედის გამჭვირვალე ბოჭკოში, რომელიც გარშემორტყმულია უფრო დაბალი რეფრაქციული ინდექსის მქონე ნივთიერებით, ბევრჯერ აირეკლება და ვრცელდება ბოჭკოს გასწვრივ (იხ. სურ. 5.3).

1) მედიცინაში და ვეტერინარულ დიაგნოსტიკაში სინათლის სახელმძღვანელო ძირითადად გამოიყენება შიდა ღრუების გასანათებლად და გამოსახულების გადასაცემად.

მედიცინაში ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სისტემის გამოყენების ერთ-ერთი მაგალითია ენდოსკოპი- სპეციალური მოწყობილობა შიდა ღრუების (კუჭის, სწორი ნაწლავის და ა.შ.) გამოსაკვლევად. ასეთი მოწყობილობების ერთ-ერთი სახეობაა ბოჭკოვანი გასტროსკოპი. მისი დახმარებით თქვენ შეგიძლიათ არა მხოლოდ კუჭის ვიზუალური გამოკვლევა, არამედ დიაგნოსტიკის მიზნით საჭირო სურათების გადაღებაც.

2) სინათლის გიდების დახმარებით ლაზერული გამოსხივება ასევე გადაეცემა შინაგან ორგანოებს სიმსივნეზე თერაპიული ზემოქმედების მიზნით.

3) ოპტიკურ ბოჭკოვან ტექნიკაში ფართო გამოყენება ჰპოვა. ბოლო წლებში საინფორმაციო სისტემების სწრაფ განვითარებასთან დაკავშირებით, საჭიროა საკომუნიკაციო არხებით ინფორმაციის მაღალი ხარისხის და სწრაფი გადაცემა. ამ მიზნით, სიგნალის გადაცემა გამოიყენება ლაზერული სხივის გასწვრივ, რომელიც ვრცელდება ოპტიკურ-ბოჭკოვანი შუქის გიდების მეშვეობით.

სინათლის ტალღური თვისებები

ჩარევა SVETA.

ჩარევა- სინათლის ტალღოვანი ბუნების ერთ-ერთი ყველაზე ნათელი გამოვლინება. ეს საინტერესო და ლამაზი ფენომენი შეიმჩნევა გარკვეულ პირობებში, როდესაც ორი ან მეტი სინათლის სხივი ზემოდან არის გადანაწილებული. ჩვენ საკმაოდ ხშირად ვაწყდებით ჩარევის ფენომენებს: ასფალტზე ზეთის ლაქების ფერები, ფანჯრის გაყინული მინების ფერი, ზოგიერთი პეპლისა და ხოჭოს ფრთებზე უცნაური ფერის ნიმუშები - ეს ყველაფერი სინათლის ჩარევის გამოვლინებაა.

სინათლის ჩარევა- დამატება ორი ან მეტი სივრცეში თანმიმდევრულისინათლის ტალღები, რომლებშიც მის სხვადასხვა წერტილში გამოდის ამპლიტუდის გაძლიერება ან შესუსტებაშედეგად მიღებული ტალღა.

თანმიმდევრულობა.

თანმიმდევრულობაეწოდება კოორდინირებული ნაკადი დროსა და სივრცეში რამდენიმე რხევითი ან ტალღური პროცესის, ე.ი. ტალღები იგივე სიხშირით და დროში მუდმივი ფაზის სხვაობით.

მონოქრომატული ტალღები (ერთი ტალღის სიგრძის ტალღები ) - თანმიმდევრულები არიან.

როგორც რეალური წყაროებიარ აძლევენ მკაცრად მონოქრომატულ შუქს, შემდეგ ტალღებს, რომლებიც გამოყოფს რაიმე დამოუკიდებელი სინათლის წყაროს ყოველთვის არათანმიმდევრული. წყაროში შუქს ასხივებენ ატომები, რომელთაგან თითოეული ასხივებს სინათლეს მხოლოდ ≈ 10 -8 წმ. მხოლოდ ამ დროს ატომის მიერ გამოსხივებულ ტალღებს აქვთ მუდმივი ამპლიტუდა და რხევების ფაზა. მაგრამ იყავით თანმიმდევრულიტალღები შეიძლება დაიყოს ერთი წყაროს მიერ გამოსხივებული სინათლის სხივის 2 სინათლის ტალღად დაყოფით და სხვადასხვა ბილიკების გავლის შემდეგ ხელახლა შეაერთეთ ისინი. მაშინ ფაზური სხვაობა განისაზღვრება ტალღის ბილიკის სხვაობით: ზე მუდმივი ინსულტის განსხვავება ფაზის განსხვავებაიქნება ასევე მუდმივი .

მდგომარეობა ჩარევა მაქსიმალური :

Თუ ოპტიკური ბილიკის განსხვავება ∆ვაკუუმში არის ნახევარტალღების ლუწი რიცხვი ან (ტალღის სიგრძის მთელი რიცხვი)

(4.5)

მაშინ მოხდება M წერტილში აღგზნებული რხევები იმავე ფაზაში.

მდგომარეობა ჩარევა მინიმალური.

Თუ ოპტიკური ბილიკის განსხვავება ∆უდრის ნახევრად ტალღების კენტი რაოდენობა

(4.6)

მაშინ და მოხდება M წერტილში აღგზნებული რხევები ფაზის გარეთ.

სინათლის ჩარევის ტიპიური და გავრცელებული მაგალითია საპნის ფილმი

ჩარევის გამოყენება -ოპტიკის საფარი: ლინზაში გამავალი სინათლის ნაწილი აირეკლება (რთულ ოპტიკურ სისტემებში 50%-მდე). ანტირეფლექსური მეთოდის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ოპტიკური სისტემების ზედაპირები დაფარულია თხელი ფენებით, რომლებიც ქმნიან ჩარევის მოვლენებს. ფირის სისქე d=l/4 შემხვედრი სინათლის, მაშინ არეკლილი სინათლე აქვს ბილიკის სხვაობა, რომელიც შეესაბამება მინიმალური ჩარევას

სინათლის დიფრაქცია

დიფრაქციადაურეკა ტალღა ეხვევა დაბრკოლებებს,მათ გზაზე, ან უფრო ფართო გაგებით - ნებისმიერი ტალღის გავრცელების გადახრადაბრკოლებების მახლობლად სწორხაზოვანიდან.

დიფრაქციაზე დაკვირვების შესაძლებლობა დამოკიდებულია სინათლის ტალღის სიგრძის თანაფარდობაზე და დაბრკოლებების ზომაზე (არაჰომოგენურობა)

დიფრაქცია ფრაუნჰოფერი დიფრაქციულ ბადეზე.

ერთგანზომილებიანი დიფრაქციული ბადე - თანაბარი სიგანის პარალელური სლოტების სისტემა, რომელიც მდებარეობს იმავე სიბრტყეში და გამოყოფილია თანაბარი სიგანის გაუმჭვირვალე ხარვეზებით.

სრული დიფრაქციის ნიმუშიარის ყველა სლოტიდან მომდინარე ტალღების ურთიერთჩარევის შედეგი - დიფრაქციულ ბადეში ხდება ყველა ჭრილიდან მომდინარე თანმიმდევრული დიფრაქციული სინათლის სხივების მრავალსხივიანი ჩარევა.

Თუ ა - სიგანეყოველი ბზარი (MN); ბ - გაუმჭვირვალე უბნების სიგანებზარებს შორის (NC), შემდეგ ღირებულება d = a+ ბდაურეკა დიფრაქციული ბადეების მუდმივი (პერიოდი)..

სადაც N 0 არის სლოტების რაოდენობა ერთეულ სიგრძეზე.

სხივების (1-2) და (3-4) ბილიკების სხვაობა Δ უდრის СF

1. .მინიმალური მდგომარეობათუ ბილიკის განსხვავება CF = (2n+1)l/2- უდრის კენტი რაოდენობის ნახევარტალღის სიგრძეებს, მაშინ 1-2 და 3-4 სხივების რხევები გაივლის ანტიფაზაში და ისინი გააუქმებენ ერთმანეთს. განათება:

n=1,2,3,4 … (4.8)

ჩვენ აღვნიშნეთ § 81-ში, რომ როდესაც შუქი ეცემა ორ მედიას შორის ინტერფეისზე, სინათლის ენერგია იყოფა ორ ნაწილად: ერთი ნაწილი აირეკლება, მეორე ნაწილი შეაღწევს ინტერფეისის მეშვეობით მეორე გარემოში. სინათლის ჰაერიდან მინაზე გადასვლის მაგალითის გამოყენებით, ანუ გარემოდან, რომელიც ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივია, ოპტიკურად უფრო მკვრივ გარემოზე, ჩვენ ვნახეთ, რომ ასახული ენერგიის ფრაქცია დამოკიდებულია დაცემის კუთხეზე. ამ შემთხვევაში, ასახული ენერგიის ფრაქცია მკვეთრად იზრდება დაცემის კუთხის ზრდისას; თუმცა, დაცემის ძალიან დიდი კუთხითაც კი, ახლოს , როდესაც სინათლის სხივი თითქმის სრიალებს ინტერფეისის გასწვრივ, სინათლის ენერგიის ნაწილი მაინც გადადის მეორე გარემოში (იხ. §81, ცხრილები 4 და 5).

საინტერესო ახალი ფენომენი წარმოიქმნება, თუ გარემოში გავრცელებული სინათლე ეცემა ამ გარემოსა და ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივ გარემოს შორის ინტერფეისს, ანუ აქვს უფრო დაბალი აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსი. აქაც ასახული ენერგიის პროპორცია იზრდება დაცემის კუთხის მატებასთან ერთად, მაგრამ ზრდა ხდება სხვა კანონის მიხედვით: დაწყებული დაცემის გარკვეული კუთხიდან, მთელი სინათლის ენერგია აისახება ინტერფეისიდან. ამ ფენომენს ტოტალური შიდა ასახვა ეწოდება.

კიდევ ერთხელ განვიხილოთ, როგორც §81-ში, სინათლის სიხშირე მინისა და ჰაერის ინტერფეისზე. დაეცემა სინათლის სხივი მინიდან ინტერფეისზე დაცემის სხვადასხვა კუთხით (სურ. 186). თუ გავზომავთ ასახული სინათლის ენერგიის ნაწილს და სინათლის ენერგიის ნაწილს, რომელიც გაიარა ინტერფეისში, მაშინ მიიღება 1-ელ ცხრილში მოცემული მნიშვნელობები. 7 (მინას, როგორც მე-4 ცხრილში, ჰქონდა რეფრაქციული ინდექსი ).

ბრინჯი. 186. მთლიანი შიდა არეკვლა: სხივების სისქე შეესაბამება სინათლის ენერგიის იმ ნაწილს, რომელიც განთავისუფლდა ან გაიარა ინტერფეისში.

დაცემის კუთხეს, საიდანაც იწყება მთელი სინათლის ენერგია ინტერფეისიდან, ეწოდება მთლიანი შიდა ასახვის შემზღუდავი კუთხე. ჭიქა, რომლისთვისაც ცხრილი. 7 (), შემზღუდველი კუთხე არის დაახლოებით.

ცხრილი 7. ასახული ენერგიის ფრაქციები დაცემის სხვადასხვა კუთხისთვის, როდესაც სინათლე გადადის მინიდან ჰაერში

დაცემის კუთხე

გარდატეხის კუთხე

ასახული ენერგიის წილი (%)

მოდით აღვნიშნოთ, რომ როდესაც სინათლე ეცემა ინტერფეისს შემზღუდველი კუთხით, გარდატეხის კუთხე არის, ანუ ამ შემთხვევისთვის გარდატეხის კანონის გამოხატულ ფორმულაში,

როცა უნდა დავაყენოთ ან . აქედან ვპოულობთ

დაცემის კუთხით დიდი რეფრაქციული სხივი არ არსებობს. ფორმალურად, ეს გამომდინარეობს იქიდან, რომ გარდატეხის კანონიდან დიდი კუთხით მიიღება ერთიანობაზე მეტი მნიშვნელობები, რაც აშკარად შეუძლებელია.

მაგიდაზე. 8 გვიჩვენებს ზოგიერთი ნივთიერების მთლიანი შიდა ასახვის შემზღუდავი კუთხეები, რომელთა გარდატეხის მაჩვენებლები მოცემულია ცხრილში. 6. მიმართების მართებულობის შემოწმება მარტივია (84.1).

ცხრილი 8. მთლიანი შიდა ასახვის შემზღუდველი კუთხე ჰაერთან საზღვარზე

ნივთიერება ნახშირბადის დისულფიდი		მინა (მძიმე კაჟი)
გლიცერინი

მთლიანი შიდა ასახვა შეიძლება შეინიშნოს წყალში ჰაერის ბუშტების საზღვარზე. ისინი ანათებენ, რადგან მათზე დაცემული მზის შუქი მთლიანად აირეკლება, ბუშტებში გავლის გარეშე. ეს განსაკუთრებით შესამჩნევია იმ ჰაერის ბუშტებში, რომლებიც ყოველთვის გვხვდება წყალქვეშა მცენარეების ღეროებსა და ფოთლებზე და რომლებიც მზეზე თითქოს ვერცხლისგანაა დამზადებული, ანუ მასალისგან, რომელიც კარგად ასახავს სინათლეს.

მთლიანი შიდა ასახვა პოულობს თავის გამოყენებას მინის მბრუნავი და ინვერსიული პრიზმების მოწყობილობაში, რომლის მოქმედება ნათლად ჩანს ნახ. 187. პრიზმისთვის შემზღუდველი კუთხე დამოკიდებულია მოცემული ტიპის მინის გარდატეხის მაჩვენებელზე; ამიტომ, ასეთი პრიზმების გამოყენება არ აწყდება სიძნელეებს სინათლის სხივების შესვლისა და გამოსვლის კუთხების შერჩევისას. მბრუნავი პრიზები წარმატებით ასრულებენ სარკეების ფუნქციებს და სასარგებლოა იმით, რომ მათი ამრეკლი თვისებები უცვლელი რჩება, ხოლო ლითონის სარკეები დროთა განმავლობაში ქრება ლითონის დაჟანგვის გამო. უნდა აღინიშნოს, რომ ინვერსიული პრიზმა უფრო მარტივია სარკეების ექვივალენტური მბრუნავი სისტემის დიზაინის თვალსაზრისით. მბრუნავი პრიზმები გამოიყენება, კერძოდ, პერისკოპებში.

ბრინჯი. 187. სხივების გზა მინის მბრუნავ პრიზმაში (ა), შესაფუთ პრიზმაში (ბ) და მრუდე პლასტმასის მილში - მსუბუქი სახელმძღვანელო (გ)

თუ n 1 >n 2, მაშინ >α, ე.ი. თუ სინათლე გადადის ოპტიკურად უფრო მკვრივი გარემოდან ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივ გარემოში, მაშინ გარდატეხის კუთხე უფრო დიდია, ვიდრე დაცემის კუთხე (ნახ. 3)

შეზღუდვის კუთხე. თუ α=α p,=90˚ და სხივი სრიალებს ჰაერ-წყლის ინტერფეისის გასწვრივ.

თუ α'>α p, მაშინ სინათლე არ გადავა მეორე გამჭვირვალე გარემოში, რადგან სრულად აისახება. ამ ფენომენს ე.წ სინათლის სრული ანარეკლი. დაცემის კუთხე α p, რომლის დროსაც რეფრაქციული სხივი სრიალებს მედიას შორის ინტერფეისის გასწვრივ, ეწოდება მთლიანი ასახვის შემზღუდავი კუთხე.

მთლიანი არეკვლა შეიძლება შეინიშნოს ტოლკუთხა სწორკუთხა მინის პრიზმაში (სურ. 4), რომელიც ფართოდ გამოიყენება პერისკოპებში, ბინოკლებში, რეფრაქტომეტრებში და ა.შ.

ა) სინათლე ეცემა პირველ სახეზე პერპენდიკულარულად და ამიტომ აქ არ განიცდის გარდატეხას (α=0 და =0). დაცემის კუთხე მეორე სახეზე α=45˚, ე.ი.>α p, (მინისთვის α p =42˚). ამიტომ ამ სახეზე სინათლე მთლიანად აირეკლება. ეს არის მბრუნავი პრიზმა, რომელიც ბრუნავს სხივს 90˚.

ბ) ამ შემთხვევაში, სინათლე პრიზმის შიგნით განიცდის უკვე ორმაგ მთლიან არეკვლას. ეს არის ასევე მბრუნავი პრიზმა, რომელიც ბრუნავს სხივს 180˚-ით.

გ) ამ შემთხვევაში პრიზმა უკვე შებრუნებულია. როდესაც სხივები ტოვებენ პრიზმას, ისინი პარალელურად არიან ჩავარდნილი სხივების, მაგრამ ამ შემთხვევაში ზედა დაცემის სხივი ხდება ქვედა, ხოლო ქვედა - ზედა.

მთლიანი ასახვის ფენომენი ფართო ტექნიკური გამოყენება ჰპოვა სინათლის გიდებში.

სინათლის სახელმძღვანელო არის დიდი რაოდენობით თხელი მინის ძაფები, რომელთა დიამეტრი დაახლოებით 20 მიკრონია და თითოეული დაახლოებით 1 მ სიგრძისაა. ეს ძაფები ერთმანეთის პარალელურია და ახლოს არის (ნახ. 5)

თითოეული ძაფი გარშემორტყმულია მინის თხელი გარსით, რომლის გარდატეხის ინდექსი უფრო მცირეა ვიდრე თავად ძაფის. სინათლის სახელმძღვანელოს აქვს ორი ბოლო, ძაფების ბოლოების ორმხრივი განლაგება შუქის სახელმძღვანელოს ორივე ბოლოზე მკაცრად ერთნაირია.

თუ ობიექტი მოთავსებულია სინათლის სახელმძღვანელოს ერთ ბოლოში და განათებულია, მაშინ ამ ობიექტის გამოსახულება გამოჩნდება სინათლის სახელმძღვანელოს მეორე ბოლოში.

გამოსახულება მიიღება იმის გამო, რომ ობიექტის მცირე უბნიდან სინათლე შედის თითოეული ძაფის ბოლოში. მრავალი მთლიანი ანარეკლი განიცდის, სინათლე გამოდის ძაფის საპირისპირო ბოლოდან, გადასცემს ობიექტის მოცემული მცირე ფართობის ანარეკლს.

იმიტომ რომ ძაფების ადგილმდებარეობა ერთმანეთთან შედარებით მკაცრად იგივეა, შემდეგ ობიექტის შესაბამისი გამოსახულება გამოჩნდება მეორე ბოლოში. გამოსახულების სიცხადე დამოკიდებულია ძაფების დიამეტრზე. რაც უფრო მცირეა თითოეული ძაფის დიამეტრი, მით უფრო ნათელი იქნება ობიექტის გამოსახულება. სინათლის ენერგიის დაკარგვა სინათლის სხივის გზაზე, როგორც წესი, შედარებით მცირეა ჩალიჩებში (სინათლის გიდები), ვინაიდან მთლიანი ასახვისას ასახვის კოეფიციენტი შედარებით მაღალია (~0,9999). ენერგიის დაკარგვა ძირითადად გამოწვეულია ბოჭკოს შიგნით არსებული ნივთიერების მიერ სინათლის შთანთქმით.

მაგალითად, სპექტრის ხილულ ნაწილში 1 მ სიგრძის ბოჭკოში იკარგება ენერგიის 30-70% (მაგრამ შეკვრაში).

ამიტომ, დიდი სინათლის ნაკადების გადასაცემად და სინათლის სახელმძღვანელო სისტემის მოქნილობის შესანარჩუნებლად, ცალკეული ბოჭკოები იკრიბება ჩალიჩებად (ჩალიჩებად) - მსუბუქი გიდები.

სინათლის გიდები ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში შიდა ღრუების გასანათებლად ცივი შუქით და გამოსახულების გადასაცემად. ენდოსკოპი- სპეციალური მოწყობილობა შიდა ღრუების (კუჭის, სწორი ნაწლავის და ა.შ.) გამოსაკვლევად. სინათლის გიდების დახმარებით ლაზერული გამოსხივება გადადის სიმსივნეებზე თერაპიული ეფექტისთვის. დიახ, და ადამიანის ბადურა არის უაღრესად ორგანიზებული ბოჭკოვანი სისტემა, რომელიც შედგება ~ 130x10 8 ბოჭკოებისგან.