1. Hiện tượng phản xạ toàn phần là gì?
Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng ánh sáng bị phản xạ hoàn toàn trở lại môi trường ban đầu khi chiếu tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Nói một cách đơn giản, thay vì một phần ánh sáng bị khúc xạ sang môi trường thứ hai, toàn bộ ánh sáng sẽ bị "dội" ngược lại như khi gặp một tấm gương.
Hình dung: Hãy tưởng tượng bạn đang ở dưới đáy bể bơi và nhìn lên mặt nước. Ở một góc nhìn nhất định, bạn sẽ thấy hình ảnh phản chiếu của đáy bể giống như đang nhìn vào một chiếc gương. Đó chính là hiện tượng phản xạ toàn phần.
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
Để hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra, cần phải có hai điều kiện sau đồng thời:
Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn: Chiết suất là đại lượng đặc trưng cho khả năng ánh sáng truyền qua một môi trường. Môi trường có chiết suất lớn hơn thì ánh sáng truyền chậm hơn. Ví dụ, nước có chiết suất lớn hơn không khí. Do đó, ánh sáng phải truyền từ nước sang không khí (hoặc từ thủy tinh sang không khí), chứ không phải ngược lại.
Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn (i ≥ i_gh): Góc tới là góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến (đường vuông góc với mặt phân cách) tại điểm tới. Góc tới hạn là góc tới mà tại đó góc khúc xạ bằng 90°. Khi góc tới lớn hơn góc tới hạn, tia sáng sẽ không bị khúc xạ nữa mà bị phản xạ toàn phần.
Công thức tính góc tới hạn:
sin(i_gh) = n₂/n₁
Trong đó:
i_gh là góc tới hạn.
n₁ là chiết suất của môi trường tới (môi trường có chiết suất lớn hơn).
n₂ là chiết suất của môi trường khúc xạ (môi trường có chiết suất nhỏ hơn).