광섬유의 원리 (빛의 전반사)

소한 매질에서 밀한 매질로 빛을 입사시킬 때 점차로 입사각을 증가시키면 특정한 각 이상이 되었을때 빛이 전반사 (Total Internal Reflection)를 일으키게 됩니다. 이때의 각을 임계각 (Critical Angle)이라 부르게 됩니다. 임계각 보다 큰 입사각으로 빛이 들어오면 따라서 모두 반사를 하게 됩니다. 이때에는 일반적인 반사의 법칙에 따라 반사를 하게 되겠지요. 위그림은 입사각을 바꾸어 갈때 빛이 전반사를 일으키게 되는 것을 보여주고 있습니다. 광원 s에서 나온 빛이 다양한 입사각을 가지고 공기-유리의 경계면을 통과할 때 그림에서와 같이 a부터 d까지는 굴절을 하게 됩니다. 하지만 e를 지나게 될 때는 더 이상 굴절을 하지 않게 됩니다. f부터 g까지는 입사각이 임계각을 넘어서게 되므로 모두 전반사가 일어나게 됨을 알 수 있습니다.

(1) 프리즘을 통한 빛의 전반사 실험
실제로 프리즘에서 입사각을 변화시키면서 빛이 전반사 하는 모습을 관찰할 수 있게 됩니다. 다음의 사진을 보면 프리의 사진을 보면 프리즘으로 입사하는 광선의 입사각에 따라 일부는 굴절하여 공기중으로 나아가고 일부는 전반사가 되어 나오게 됨을 알 수 있겠지요?
임계각을 …