Полное внутреннее отражение.

1. Опишите явление полного внутреннего отражения, сделайте рисунок.
   Пусть свет пытается перейти из среды с оптической плотностью n_1 в среду с оптической плотностью n_2, причём n_1>n_2.
   Посмотрите на рис. 138.
   
   Рис. 138. Полное внутреннее отражение.
   Вид вдоль границы раздела первой и второй сред.
   Буква n_1 в кружочке обозначает первую среду и её показатель преломления.
   Буква n_2 в кружочке обозначает вторую среду и её показатель преломления.
   \mathrm{A}~- точка, в которой луч падает из первой среды на границу раздела этих двух сред.
   \mathrm{n}~- нормаль проведённая к плоскости, в которой лежит граница раздела этих двух сред, в точке \mathrm{A}.
   α~- угол падения этого луча,
   γ~- угол отражения этого луча.
   Тогда по формуле из закона преломления света: n_1\cdot \sin⁡{α}=n_2\cdot \sin{⁡β}, где n_1~- абсолютный показатель преломления первой среды, α~- угол падения этого луча, n_2~- абсолютный показатель преломления второй среды, β~- угол преломления этого луча. Выразим из этой формулы \sin{⁡β}: sin⁡β=\large \frac{n_1}{n_2}\normalsize \cdot \sin⁡{α}. При значениях n_1, n_2~и~α таких что: \large \frac{n_1}{n_2}\normalsize \cdot \sin⁡{α}>1; \sin{⁡β} получится больше 1, чего не может быть; поэтому¹ при таких значениях n_1, n_2~и~α преломлённого луча не будет, будет только отражённый. Это явление и называют полным внутренним отражением.
2. Что такое предельный угол полного внутреннего отражения.
   Предельный угол полного внутреннего отражения — это такой угол падения α_{пр}, при котором \large \frac{n_1}{n_2}\normalsize \cdot \sin⁡{α_{пр}}=1. Если угол падения больше или равен предельному углу полного внутреннего отражения, то преломлённого луча не будет, то есть свет не перейдёт из первой среды во вторую.²
3. Запишите две формулы для предельного угла полного внутреннего отражения.
   \sin⁡{α_{пр}}=\large \frac{1}{n_{отн}}\normalsize =\large \frac{n_2}{n_1};
   где α_{пр}~- предельный угол полного внутреннего отражения,
   n_{отн}~- относительный показатель преломления первой среды (из которой падает свет на границу раздела) относительно второй среды,
   n_2~- абсолютный показатель преломления второй среды,
   n_1~- абсолютный показатель преломления первой среды.

Сноски:

1. Насколько уместно это «поэтому» ставящее математическую формулу в причину физическому явлению?
2. Понятно, что физически здесь, скорее всего, нет разницы между строгим неравенством и нестрогим. Но в учебнике говорится о преломлённом луче, угол преломления которого равен 90 градусов. Стоит ли о нём что-то сказать и что?

Ссылки:

1. Эти же вопросы без ответов.
2. Следующая тема (Оптическая сила тонкой линзы).
3. Предыдущая тема (Законы преломления света).
4. Для комментариев, касающихся не только ЕГЭ по физике или этого сайта.