ההבדל העיקרי בין השתקפות פנימית מוחלטת לשבירה הוא שהשתקפות פנימית מוחלטת היא המראה התת-מימי המלא ללא אובדן בהירות, בעוד ששבירה היא השינוי בכיוון של גל שעובר ממדיום אחד למשנהו.
ההשתקפות והשבירה הפנימית הכוללת הן תופעות אופטיות הנדונות בעיקר במסגרת פיזיקה וכימיה אנליטית.
מהי השתקפות פנימית כוללת?
השתקפות פנימית כוללת או TIR היא תופעה אופטית המתארת את החזר האור התת-מימי, המופיע כמראה ללא אובדן בהירות.בדרך כלל, סוג זה של השתקפות מתרחש כאשר הגלים במדיום פוגעים במידה מספקת בגבול עם תווך אחר, המתרחש מבחוץ. שם, הגלים נוטים לנוע מהר יותר בתווך השני מאשר בראשון, והמדיום השני צריך להיות שקוף לחלוטין לגלים. בדרך כלל, השתקפות פנימית מוחלטת מתרחשת עם גלים אלקטרומגנטיים כגון אור וגלי מיקרו, אך היא יכולה להתרחש גם עם כמה גלים אחרים כגון גלי קול ומים.
אנו יכולים לתאר את ההשתקפות הפנימית הכוללת של האור באמצעות בלוק גלילי חצי עגול של זכוכית רגילה או זכוכית אקרילית. שם, "קופסת קרינה" מקרינה אלומת אור צרה בצורה רדיאלית פנימה. ואז החתך החצי עגול של הזכוכית מאפשר לאלומת האור הצרה הזו להישאר בניצב לחלק המעוקל של משטח האוויר/זכוכית, ובכך להמשיך בקו ישר לעבר האזור השטוח של המשטח, אך זווית האור עם השטח המישורי משתנה.
איור 01: השתקפות פנימית מוחלטת באקווריום
הבה נסתכל כעת על כמה דוגמאות יומיומיות לשיקוף פנימי מוחלט. כאשר אנו עומדים ליד אקווריום, כשעינינו מתחת לפני המים, אנו יכולים לראות דגים וחפצים שקועים משתקפים במים ובאוויר. כאן, הבהירות של התמונה המשתקפת היא בדרך כלל מדהימה. באופן דומה, כאשר אנו פותחים את עינינו תוך כדי שחייה ממש מתחת לפני המים, המשטח נראה כמו מראה המשקפת חפצים מתחת אם המים רגועים.
מה זה שבירה?
שבירה היא השינוי בכיוון של גל שעובר ממדיום אחד למשנהו. זה קורה גם אם יש שינוי הדרגתי באותו מדיום. אור הוא הנושא הנפוץ ביותר בתופעת השבירה, אך ישנם גם גלים נוספים המעורבים בהם, כולל גלי קול וגלי מים.נוכל לקבוע את מידת השבירה של גל על ידי התבוננות בשינוי במהירות הגל ובכיוון ההתחלתי של התפשטות הגל ביחס לכיוון השינוי במהירות.
איור 02: שבירה לפי חוק סנל
במקרה של אור, השבירה פועלת בהתאם לחוק של סנל. חוק זה קובע כי עבור זוג מדיה נתון, היחס בין ערך החטא של זווית השבירה וזווית השבירה שווה ליחס בין מהירויות הפאזה באותם שני מדיה, ובאופן שווה ערך, הוא שווה ליחס של מדדי השבירה של שני המדיה.
בדרך כלל, המנסרות והעדשות האופטיות נוטות להשתמש בשבירה של אור על מנת לנתב מחדש את האור, המתרחש גם בעין האנושית. שם, מקדם השבירה של החומרים נוטה להשתנות עם אורך הגל של האור; לכן, זווית השבירה משתנה גם כן.אנו קוראים לזה 'פיזור', והוא גורם למנסרות וקשתות לחלק את האור הלבן לצבעים הספקטרליים המרכיבים אותו.
מה ההבדל בין השתקפות פנימית מוחלטת לשבירה?
השתקפות פנימית מוחלטת ושבירה הן תופעות אופטיות הנדונות בעיקר במסגרת פיזיקה וכימיה אנליטית. ההבדל העיקרי בין השתקפות פנימית מלאה לשבירה הוא שהשתקפות פנימית מוחלטת היא המראה התת-מימי המלא ללא אובדן בהירות, בעוד ששבירה היא השינוי בכיוון של גל שעובר ממדיום אחד למשנהו.
האינפוגרפיקה הבאה מסכמת את ההבדל בין השתקפות פנימית מוחלטת לשבירה בצורה טבלאית.
סיכום – השתקפות פנימית כוללת לעומת שבירה
השתקפות פנימית כוללת ושבירה הן שתי תופעות אופטיות. ההבדל העיקרי בין השתקפות פנימית מוחלטת לשבירה הוא שהשתקפות פנימית מוחלטת היא המראה התת מימי המלא ללא אובדן בהירות, בעוד ששבירה היא השינוי בכיוון של גל שעובר ממדיום אחד למשנהו.
