Réflexion totale interne dans la fibre optique

Qu'est-ce que la réflexion interne totale ?

La réflexion interne totale se produit lorsque l'angle entre la lumière incidente et la normale de la frontière(_θ1) est supérieur à l'angle critique _θc . L'effet consiste à ce que aucune lumière ne soit réfractée dans le second milieu et que toute la lumière soit réfléchie.

L'indice de réfraction n spécifie la vitesse à laquelle la lumière peut traverser le milieu. L'indice de réfraction et la vitesse de la lumière dans le milieu sont inversement proportionnels.

Examinons le diagramme ci-dessous où le faisceau lumineux passe d'un milieu qui a un indice de réfraction de n1 à un second milieu qui a un indice de réfraction de n2 et dont n2 < n1.

Les miroirs que nous utilisons au quotidien reflètent environ 90 % de la lumière qui leur tombe dessus et absorbent le reste. Cette partie "absorbée" de la lumière est réfractée, comme le montre la figure 1 (a). Comme l'indice de réfraction de la deuxième frontière n2 est inférieur à l'indice de réfraction de la première frontière, l'angle de réfraction _θ2 est plus grand que l'angle incident _θ1.

Lorsque l'angle incident _θ1 augmente, l'angle de réfraction _θ2 augmente également. Cependant, celui-ci ne peut atteindre que 90°, ce qui se produit lorsque l'angle incident est égal à l'angle critique _θc (figure 1 (b)).

La réflexion interne totale de la lumière se produit lorsque l'angle incident de la lumière _θ1 est plus grand que l'angle critique _θc (figure 1 (c)). La réflexion interne totale dépend de la loi de Snell, qui stipule que la relation entre l'angle d'incidence et l'angle de réfraction peut être exprimée comme suit :

\[n_1 \cdot \sin \theta_1 = n_2 \cdot \sin \theta_2\]

Comme nous l'avons dit, l'angle de réfraction est de 90° lorsque l'angle incident est égal à l'angle critique ou _θ1 = _θc. Comme sin(90°) = 1, l'équation est la suivante :

\[n_1 \cdot \sin \theta_1 = n_2\].

Ainsi, l'angle critique entre les limites de deux matériaux lorsque n1 > n2 peut être déterminé à l'aide de l'équation suivante :

\[\theta_c = \sin^{-1} \Big(\frac{n_2}{n_1} \Big)\N].

Notons que deux conditions doivent être remplies pour que la réflexion interne totale de la lumière se produise. (1.) L'angle incident doit être supérieur à l'angle critique : _θ1 > _θc. (2.) L'indice de réfraction du milieu initial doit être supérieur à l'indice de réfraction du second milieu : n1 > n2.