Geometrik optiğin temel yasaları. Toplam yansıma

Işık hüzmesiışık enerjisinin yayıldığı yön çizgisidir. Bu durumda hareket ışık hüzmesiışık ışınının enine boyutlarına bağlı değildir. Tek bir yönde yayıldığını söylüyorlar: ışık huzmesi boyunca.

Geometrik optik birkaç basit ampirik yasaya dayanmaktadır:

1)Kanun doğrusal yayılma Sveta: şeffaf homojen ortamışık düz çizgiler halinde ilerler.

Dolayısıyla ışık ışını kavramı geometrik anlamıışığın ilerlediği bir çizgi gibi. Gerçek fiziksel anlam sınırlı genişlikte ışık huzmeleri vardır. Işık huzmesi, ışık hüzmesinin ekseni olarak düşünülebilir. Işık, herhangi bir radyasyon gibi, enerjiyi aktardığından, bir ışık ışınının, ışık ışınının enerji aktarım yönünü gösterdiğini söyleyebiliriz.

Işığın yayılmasına ilişkin gözlemler çoğu durumda ışığın düz bir çizgide ilerlediğini göstermektedir. Bu, bir sokak lambasının aydınlattığı bir cismin gölgesi, güneş tutulmaları sırasında Ay'ın gölgesinin Dünya üzerindeki hareketi, cihazların lazerle ayarlanması ve daha birçok olgudur. Her durumda ışığın düz bir çizgide ilerlediğini varsayıyoruz.

Geometrik optikte, ışığın şeffaf ortamlardaki yayılma yasaları, ışığın ışık ışınlarının bir koleksiyonu olduğu fikrine dayalı olarak kabul edilir - düz veya eğri çizgiler Işık kaynağından başlayıp süresiz olarak devam eden. Ortam homojen ise ışınlar düz çizgiler halinde yayılır. Bu model şu şekilde bilinir: Işığın doğrusal yayılımı yasası. Işığın yayılmasının düzlüğü, gölgelerin oluşumunda kendini gösterir. opak gövde nokta ışık kaynağı ile aydınlatılıyorsa. Aynı nesne iki nokta ışık kaynağıyla aydınlatılıyorsa S 1 ve S 2 (Şek. 1) veya bir genişletilmiş kaynak, daha sonra ekranda kısmen aydınlatılan ve yarı gölge adı verilen alanlar belirir. Doğada gölge ve yarı gölge oluşumuna bir örnek Güneş tutulması. Bu kanunun kapsamı sınırlıdır. Delik boyutu küçük olduğunda, ışık delikten geçer (yaklaşık 10 -5 m), yukarıda belirtildiği gibi, ışığın düz bir yoldan sapması olgusu gözlenir, buna denir kırınım Sveta.

Şekil.1.1.1 Gölge ve kısmi gölgenin oluşumu.

Homojen olmayan bir ortamda ışınlar yayılır. eğrisel yörüngeler. Heterojen ortamın bir örneği çöldeki ısıtılmış kumdur. Onun yakınında hava var Yüksek sıcaklık yükseklikle birlikte azalan bir değerdir. Buna bağlı olarak çöl yüzeyine yaklaştıkça hava yoğunluğu azalır. Bu nedenle gelen ışınlar gerçek nesne͵ hava katmanlarında kırılır farklı sıcaklıklar ve bükülmüşlerdir. Sonuç olarak nesnenin konumu hakkında yanlış bir fikir oluşur. Bir serap meydana gelir; bu, yüzeye yakın bir görüntünün gökyüzünde yüksek bir yerdeymiş gibi görünebileceği anlamına gelir. Temel olarak bu olay ışığın sudaki kırılmasına benzer. Örneğin suya indirilen bir direğin ucu bize yüzeye olduğundan daha yakınmış gibi görünecektir.

2)Işınların bağımsız yayılımı kanunu : Işık ışınları birbirinden bağımsız olarak yayılır.

Bu nedenle, örneğin, bir ışık ışınları demeti yoluna opak bir perde takarken, bunun bir kısmı ışının bileşiminden perdelenir (hariç tutulur). Ancak bağımsızlık özelliğine göre perdelenmemiş kalan ışınların etkisinin bundan değişmeyeceğini varsaymak gerekir. Yani ışınların birbirini etkilemediği ve söz konusu ışın dışında başka ışın yokmuş gibi yayıldığı varsayılır.

Işık ışınlarının bağımsızlığı kanunu Tek bir ışın tarafından üretilen etkinin, diğer ışınların aynı anda hareket etmesine bağlı olmadığı anlamına gelir. Ancak ışık ışınları katlanabilir ve bölünebilir. Katlanmış demetler daha parlak olacaktır. İyi ünlü örnekışın ekleme geçmişinden Güneş ışığı͵ Bir şehri denizden düşman gemilerinin saldırısına karşı korurken, Güneş'ten gelen ışık ışınları birçok ayna tarafından bir noktada gemiye yönlendirildi, böylece sıcak yaz aylarında ahşap bir gemide yangın çıktı. Birçoğumuz çocukluğumuzda, ışığı toplayan bir büyüteç kullanarak ahşap bir yüzeye harfler yazmaya çalışırız.

3) Işığın yansıması kanunu

Refleks - fiziksel süreç Dalgaların veya parçacıkların yüzeyle etkileşimi, iki ortamın sınırındaki dalga cephesinin yönünün değişmesi farklı özellikler, hangisinde dalga cephesi geldiği ortama geri döner. Ortamlar arasındaki arayüzde dalgaların yansımasıyla eş zamanlı olarak, kural olarak dalgaların kırılması meydana gelir (tam kırılma durumları hariç). iç yansıma).

Akustikte yansıma yankılara neden olur ve sonarda kullanılır. Jeolojide oynar önemli rol ders çalışırken sismik dalgalar. Yansıma gözlenir yüzey dalgaları rezervuarlarda. Yansıma, yalnızca elektromanyetik dalgalar için değil, birçok türdeki elektromanyetik dalga ile de gözlemlenir. görülebilir ışık. VHF ve radyo dalgalarının yansıması daha fazladır yüksek frekanslar Var önemli radyo yayınları ve radar için. Hatta zor x-ışını radyasyonu ve gama ışınları özel yapılmış aynalar sayesinde yüzeye küçük açılarla yansıtılabilmektedir. Tıpta, ultrason teşhisi yapılırken ultrasonun dokular ve organlar arasındaki arayüzlere yansıması kullanılır.

Işığın yansıması kanunu:

Gelen ve yansıyan ışınlar, geliş noktasında yansıtıcı yüzeyin normali ile aynı düzlemde bulunur, “geliş açısı α” açıya eşit yansımalar γ".

Şekil 1.1.2 Kırılma Yasası

Işığın yansıması speküler (yani ayna kullanıldığında gözlemlendiği gibi) veya dağınık olabilir (bu durumda, yansıtıldığında ışınların nesneden gelen yolu korunmaz, yalnızca enerji bileşeni korunur) ışık akısı) yüzeyin doğasına bağlı olarak.

Gelen paralel bir ışık ışınının yansımadan sonra paralelliğini korumasına ışığın speküler yansıması denir. Yüzey düzensizliklerinin boyutu gelen ışığın dalga boyundan büyükse, o zaman mümkün olan tüm yönlere dağılır; ışığın bu şekilde yansımasına saçılma veya yayılma denir.

Ayna yansıması:

1) yansıyan ışın, gelen ışından geçen bir düzlemde yer alır ve yansıma noktasında geri gelen yansıtıcı yüzeyin normali;

2) yansıma açısı geliş açısına eşittir. Yansıyan ışığın yoğunluğu (yansıma katsayısı ile karakterize edilir), gelen ışın ışınının geliş açısına ve polarizasyonunun yanı sıra 2. ve 1. ortamın kırılma indeksleri n2 ve n1'in oranına bağlıdır. Bu bağımlılık (yansıtıcı bir ortam için - bir dielektrik) Fresnel formülleriyle niceliksel olarak ifade edilir. Bunlardan özellikle, ışık yüzeye dik olarak geldiğinde yansıma katsayısının gelen ışının polarizasyonuna bağlı olmadığı ve şuna eşit olduğu sonucu çıkar:

Örnek. Hava veya camdan arayüzlerine normal düşme durumunda (havanın kırılma indeksi = 1,0; cam = 1,5), bu %4'tür.

4)Işığın kırılma kanunu

İki ortamın sınırında ışık yayılma yönünü değiştirir. Işık enerjisinin bir kısmı birinci ortama geri döner, yani. ışık yansıtılır.

İkinci ortam şeffafsa, belirli koşullar altında ışığın bir kısmı ortamın sınırından geçebilir ve kural olarak yayılma yönünü de değiştirebilir. Bu olgu ışığın kırılması denir.

Işığın kırılma kanunu: Gelen ışın, kırılan ışın ve ışının geliş noktasında yeniden oluşturulan iki ortam arasındaki arayüze dik aynı düzlemde yer alır; gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı β belirli iki ortam için sabit bir değerdir

Kırılma indisi- Işığın kırılma yasasına dahil olan sabit bir değere, göreceli kırılma indisi veya bir ortamın birinciye göre kırılma indisi denir.

Bir ortamın boşluğa göre kırılma indisine denir. mutlak gösterge bu ortamın kırılması. O orana eşit Bir ışık ışınının vakumdan vakuma geçişi sırasında geliş açısının sinüsü α'dan kırılma açısının sinüsüne verilen ortam. Bağıl kırılma indisi n, birinci ortamın mutlak indisleri n2 ve n1 ile aşağıdaki ilişkiyle ilişkilidir:

Bu nedenle kırılma yasası şu şekilde yazılabilir:

Kırılma indisinin fiziksel anlamı, dalgaların birinci ortamdaki (υ1) yayılma hızının, ikinci ortamdaki (υ2) yayılma hızına oranıdır:

Mutlak kırılma indisi, ışığın boşluktaki c hızının ortamdaki υ hızına oranına eşittir:

Daha düşük mutlak kırılma indisine sahip bir ortama genellikle optik olarak daha az yoğun bir ortam adı verilir.

Bir ortamın mutlak kırılma indisi, ışığın belirli bir ortamdaki yayılma hızıyla ilgilidir ve aşağıdakilere bağlıdır: Fiziksel durumuışığın yayıldığı ortam, ör. maddenin sıcaklığına, yoğunluğuna ve içindeki elastik gerilimin varlığına bağlıdır. Kırılma indisi aynı zamanda ışığın özelliklerine de bağlıdır. Kırmızı ışık için yeşilden daha azdır ve yeşil için mordan daha azdır.

5) Bir ışık ışınının tersinirliği kanunu . Buna göre, bir yönde belirli bir yörünge boyunca yayılan bir ışık ışını, ters yönde yayıldığı gibi aynı rotayı tekrarlayacaktır.

Geometrik optik, ışığın dalga doğasını dikkate almadığından, iki (veya büyük miktar) ışın sistemleri, daha sonra onların yarattığı aydınlatma toplanır.

Toplam (iç) yansıma

Elektromanyetik veya ses dalgaları iki ortam arasındaki arayüzde, bir dalga daha düşük yayılma hızına sahip bir ortamdan düştüğünde (ışık ışınları durumunda bu, daha yüksek bir kırılma indisine karşılık gelir).

Geliş açısının artmasıyla birlikte kırılma açısı da artar, yansıyan ışının yoğunluğu artar ve kırılan ışın azalır (toplamları gelen ışının yoğunluğuna eşittir). Bazı kritik değer kırılan ışının yoğunluğu olur sıfıra eşit ve oluyor toplam yansıma Sveta. Anlam Kritik açıİnsidans, kırılma yasasında kırılma açısı β'nın 90°'ye eşitlenmesiyle bulunabilir:

Eğer n, camın havaya göre kırılma indisi ise (n>1), o zaman havanın cama göre kırılma indisi 1/n'ye eşit olacaktır. İÇİNDE bu durumda cam birinci ortam, hava ise ikinci ortamdır. Kırılma yasası şu şekilde yazılacaktır:

Bu durumda kırılma açısı daha fazla açı Bu, optik olarak daha az yoğun bir ortama geçerken ışının iki ortamın sınırına dik noktadan saptığı anlamına gelir. Mümkün olan en büyük kırılma açısı β = 90°, geliş açısı a0'a karşılık gelir.

a > a0 geliş açısında kırılan ışın kaybolacak ve tüm ışık arayüzden yansıyacaktır; Işığın tam yansıması meydana gelir. Daha sonra, bir ışık ışınını optik olarak daha yoğun bir ortamdan optik olarak daha az yoğun bir ortama yönlendirirseniz, gelme açısı arttıkça kırılan ışın iki ortam arasındaki arayüze yaklaşacak, daha sonra arayüz boyunca ilerleyecektir ve Gelme açısının daha da artmasıyla kırılan ışın kaybolacaktır; gelen ışın iki ortam arasındaki arayüz tarafından tamamen yansıtılacaktır.

Şekil 1.1.3 Toplam yansıma

Sınırlama açısı (alfa sıfır), 90 derecelik kırılma açısına karşılık gelen geliş açısıdır.

Yansıyan ve kırılan ışınların yoğunluklarının toplamı gelen ışının yoğunluğuna eşittir. Gelme açısı arttıkça yansıyan ışının şiddeti artar, kırılan ışının şiddeti azalır ve maksimum geliş açısı için sıfıra eşit olur.

Şekil 1.1.4 Işık kılavuzu

Toplam iç yansıma olgusu birçok optik cihazda kullanılmaktadır. En ilginç ve pratik olarak önemli uygulama yaratımdır. fiber ışık kılavuzları optik olarak şeffaf malzemeden (cam, kuvars) yapılmış ince (birkaç mikrometreden milimetreye kadar) keyfi olarak kavisli iplikler olan. Işık kılavuzunun ucuna düşen ışık, ışık kılavuzu boyunca yayılabilir. uzun mesafeler yan yüzeylerden toplam iç yansıma nedeniyle. Optik ışık kılavuzlarının geliştirilmesinde ve uygulanmasında yer alan bilimsel ve teknik yöne fiber optik denir.

Lifler demetler halinde toplanır. Bu durumda, fiberlerin her biri görüntünün bir elemanını iletir.

Lif demetleri tıpta araştırma amacıyla kullanılıyor iç organlar. Gövde içerisinde erişilemeyen herhangi bir yere iki adet ışık kılavuzu yerleştirilebilir. Bir ışık kılavuzu kullanılarak istenen nesne aydınlatılır ve bir diğeri aracılığıyla görüntüsü kameraya veya göze iletilir. Örneğin, ışık kılavuzlarını mideye indirerek, ışık kılavuzlarının en tuhaf şekillerde bükülmesi ve bükülmesi gerekmesine rağmen doktorlar, ilgilenilen alanın mükemmel bir görüntüsünü elde edebiliyorlar.

Fiber optik büyük miktarda bilgiyi aktarmak için kullanılır. bilgisayar ağları, erişilemeyen yerleri aydınlatmak için, reklamlarda, ev aydınlatma ekipmanlarında.

Askeri konularda, denizaltılar Periskoplar yaygın olarak kullanılmaktadır. Periskop (Yunanca peri - “etrafında” ve scopo - “bakıyorum”) bir barınaktan gözlem yapmak için kullanılan bir cihazdır. En basit hal periskop - ışık ışınlarının yolunu değiştirmek için her iki ucunda da boru eksenine göre 45° eğimli sabit aynalar bulunan bir boru. Daha fazlası karmaşık seçenekler Işınları saptırmak için ayna yerine prizmalar kullanılır ve gözlemcinin aldığı görüntü bir mercek sistemi kullanılarak büyütülür. Işık huzmesi tamamen yansıtılır ve gözlemcinin gözüne girer.

Işınların prizma tarafından saptırılması

Şekilde, yan kenarlarına dik bir düzleme sahip bir cam prizmanın kesiti gösterilmektedir. Prizmadaki ışın tabana doğru saptırılır ve OA ve 0B kenarlarında kırılır. Bu yüzler arasındaki A açısına prizmanın kırılma açısı denir. Köşe φ Işının sapması, A prizmasının kırılma açısına, prizma malzemesinin kırılma indisine n ve a1 geliş açısına bağlıdır. Kırılma kanunu kullanılarak hesaplanabilir.

φ = Bir (n-1)

Sonuç olarak, prizmanın kırılma açısı ne kadar büyük olursa, ışınların prizma tarafından sapma açısı da o kadar büyük olur.

Şekil.1.1.5 Işınların prizma tarafından saptırılması

Prizmalar, teleskoplar, dürbünler, periskoplar ve spektrometreler gibi birçok optik aletin tasarımında kullanılır. Bir prizma kullanarak ışığı bileşenlerine ayıran ilk kişi I. Newton oldu ve prizmanın çıkışında çok renkli bir spektrumun ortaya çıktığını ve renklerin gökkuşağındakiyle aynı sırada düzenlendiğini gördü. Doğal “beyaz” ışığın şunlardan oluştuğu ortaya çıktı: büyük miktarçok renkli demetler.

Kontrol soruları ve görevler

1. Geometrik optiğin temel yasalarını formüle edip açıklayabilecektir.

2. Bir ortamın mutlak kırılma indisinin fiziksel anlamı nedir? Ne oldu bağıl gösterge refraksiyon?

3. Işığın aynasal ve dağınık yansımalarına ilişkin koşulları formüle edin.

4. Tam yansıma hangi koşullar altında gözlemlenir?

5. Gelen ışın ile yansıyan ışın bir açı oluşturuyorsa ışının gelme açısı nedir?

6. Işığın yansıması durumunda ışık ışınlarının yönünün tersine çevrilebilirliğini kanıtlayın.

7. Bir gözlemcinin ikinci gözlemciyi göreceği, ancak ikinci gözlemcinin birinciyi göremeyeceği bir ayna ve prizma (mercek) sistemi oluşturmak mümkün müdür?

8. Camın suya göre kırılma indeksi 1,182'dir: gliserinin suya göre kırılma indeksi 1,105'tir. Camın gliserole göre kırılma indisini bulun.

9. Elmasın su sınırındaki toplam iç yansımanın sınır açısını bulun.

10. Suda hava kabarcıkları neden parlıyor?( Cevap:ışığın su-hava arayüzünde yansıması nedeniyle)

Geometrik optikışığın yayılma yasalarını inceliyor, fotoğraf çekmeyle ilgili olarak bu bilimin ana noktalarını ele alalım. Bu, kameranızda meydana gelen süreçleri daha iyi anlamanızı sağlayacaktır.

"Fotoğraf" kelimesi, ışık yardımıyla yazmak anlamına gelir (Yunanca "fotoğraf" - ışık ve "graphio" - yazmaktan gelir). Gerçekten de, sabit görüntüler elde etmenin bir yöntemi olarak fotoğrafçılık, birçok fiziksel ve Kimyasal özellikler Sveta. Kullanarak fiziki ozellikleri Işık, fotoğrafı çekilen nesnelerin optik bir görüntüsünü oluşturur ve kimyasal ışığa maruz bırakıldığında bu görüntü sabitlenir ve stabil hale gelir.

IŞIĞIN DOĞASI

Işık da ses gibi dalga doğa. Havanın hareketli yoğunlaşması ve seyrelmesiyle oluşan dalgalar mekanik titreşim herhangi bir nesneye ses denir ve ışık elektromanyetik dalgalar 300.000 km/s hızla yayılıyor.

Işık kaynakları, aydınlatmadan bağımsız olarak görülebilen ve kendilerini çevreleyen cisimleri aydınlatan tüm cisimler olarak kabul edilir. Işığın kaynağından her yöne yayılıyorlar elektromanyetik titreşimler yani ışık. Aydınlatma için, ışığın yalnızca insan gözüne giren ve görsel bir duyuma neden olan kısmı önemlidir. Işığın bu kısmına ışık akısı denir. Işık akısının birimi lümendir (lm). Örneğin sıradan bir mumun yalnızca 10-15 lümen ışık akısı ürettiğini, elektrik lambalarının ise yüzlerce, binlerce lümen ışık ürettiğini belirtelim. Güneşin ışık akısı 10 25 lm'dir. Bu nedenle güzel güneşli havalarda fotoğraf ve film çekmek daha kolaydır.

Elektrik lambalarını karakterize etmek için sıklıkla başka bir gösterge kullanılır - lamba gücü watt başına lümen cinsinden ışık akısı olarak ifade edilen ışık verimliliği. Fotoğrafçılıkta yaratmak yapay aydınlatma Boyut olarak nispeten küçük olan ancak önemli ölçüde daha fazla ışık çıkışı açısından geleneksel lambalardan farklı olan fotoğraf lambaları kullanılır. Böylece, 127 V voltajda 500 W gücündeki sıradan bir lambanın ışık verimliliği 17,8 lm/W'dir ve aynı güç ve aynı voltajdaki akkor fotoğraf lambasının ışık verimliliği 32 lm/W'dir. .

Işık akıları neredeyse hiçbir zaman ışık kaynakları tarafından her yöne yayılmaz. eşit olarak. Örneğin, tavana asılan bir elektrik lambası aşağı doğru daha fazla, yanlara doğru daha az ve yukarı doğru çok az ışık akısı yayar. Bir ışık kaynağını belirli bir yönde yaydığı ışık miktarına göre karakterize etmek için ışık şiddeti kavramı kullanılır. Işık şiddetinin birimi kandeladır. Işık akısı ne kadar güçlü ve keskin olursa, daha fazla güç Işık kaynağı. Büyük güçışık özel fotoğraf lambalarıyla karakterize edilir. Örneğin 500 W ayna lambalarının ışık şiddeti 10 bin kandeladır.

Lambaların aydınlatma yönündeki ışık şiddeti reflektör veya reflektörler kullanılarak önemli ölçüde arttırılabilir. Bu nedenle fotoğrafçılıkta genellikle yapay aydınlatma için özel foto ışıklar kullanılır.

Aynı ışık kaynağı, kendisi ile aydınlatılan yüzey arasındaki mesafeye bağlı olarak farklı şekilde yanar. Aslında, lambanın yakınında ışık akısı dağıtılır. küçük alan ve birim alana çok fazla ışık düşer. Lambadan uzakta aynı ışık akısı düşüyor geniş alan ve birim alana çok az ışık düşer. Lambaya olan mesafenin yanı sıra ışınların yön açısı da önemlidir. Işınların dik gelişiyle, ışık akısı, ışınların eğik gelişine göre daha küçük bir alana dağıtılır.

Işık akısının düştüğü alana oranına aydınlık denir. Aydınlatma birimi lüks (lx)’tir. Lux, 1 lm'lik ışık akısının 1 m2 alan üzerinde oluşturduğu aydınlatmadır. Fotoğrafçılıkta hızlı çözünürlüklü Fotoğrafı çekilen nesnelerin aydınlatılmasının yanı sıra çekim sırasında gerekli pozlamanın sağlanması için fotoğraf pozometresi adı verilen bir cihaz kullanılır.

Şeffaf ortamlarda ışığın yayılma yasaları, geometrik veya ışın optiği adı verilen fizik dallarından birinde ele alınır.

Optik aletlerin (kameralar, dürbünler vb.) çalışma prensiplerini anlamak için geometrik optik yasalarına aşina olmak gerekir.

IŞIĞIN YANSIMASI VE KIRILMASI

Homojen bir ortamda yayılan ışık ışını doğrusaldır. İki ortamın (örneğin “hava-cam” veya “hava-su”) sınırında ışık ışınının yönü değişir. Bu durumda ışığın bir kısmı birinci ortama geri döner. Bu olaya yansıma denir.

Işığın yansıması kanunu belirler karşılıklı düzenleme olay ışını AO, yansıyan ışın OS ve MM yüzeyine dik BO, geliş noktasında yeniden yapılandırıldı. Gelen ışın AO ile geliş noktasından yeniden oluşturulan MM yüzeyine dik BO arasındaki açıya geliş açısı denir ve dik ile yansıyan ışın OS arasındaki açıya yansıma açısı denirse, o zaman yansıma açısı geliş açısına eşittir. Ayrıca gelen ışın, yansıyan ışın ve iki ortam arasındaki arayüze dik aynı düzlemde yer alır.

İki ortamın sınırında ışığın yayılma yönünün değiştiği bilinmektedir. Belirttiğimiz gibi ışığın kısmi yansıması meydana gelir. İkinci ortamın şeffaf olduğu durumlarda ışığın diğer bir kısmı ortamın sınırından geçer ve kural olarak yayılma yönü değişir. Başka bir deyişle, eğer bir ışık ışını kırılmadan önce AO yönünde yayılırsa, O noktasında kırıldıktan sonra OD yönünde ilerlemeye devam eder. Bu olaya kırılma denir.

Işık, yansımada olduğu gibi mat yüzeylerde kırıldığında dağılır. Fotoğraf çekerken ve filme alırken bu fenomen dikkate alınır. Işık kaynağını buzlu veya sütlü camla çevreleyerek aydınlatmayı "daha yumuşak" hale getirir ve çok fazla ışığa doğrudan maruz kalmayı ortadan kaldırırlar. parlak ışık gözlerinde.

Gelme ve kırılma açılarını ölçerek şunları belirlemek mümkündür: aşağıdaki yasalarışığın kırılması: geliş açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı, bu iki ortam için sabit bir değerdir (maddelerin kırılma indeksi genellikle havaya göre gösterilir) ve indeks (katsayı) olarak adlandırılır. ) ikinci ortamın birinciye göre kırılması; Gelen ışın, kırılan ışın ve ışının geliş noktasında yeniden oluşturulan iki ortam arasındaki arayüze dik aynı düzlemde yer alır.

Kırılma indeksleri farklıdır farklı ortamlar. Dolayısıyla fotoğraf ve film ekipmanlarının üretiminde kullanılan optik camların kırılma indisi 1,47'den 2,04'e kadardır. Optik gözlükİle büyük bir gösterge kırılmalara çakmaktaşı, daha küçük olanlara ise taç denir.

PRİZMALAR VE LENSLER

Prizmalar. Optik sistemlerde ışığın paralel olmayan düzlemlerle sınırlandırılmış kama şeklindeki gövdelerden geçmesi olgusu sıklıkla kullanılır. Optikteki cam takozlara prizma denir. İÇİNDE Optik enstrümanlar sık kullanılan cam prizma bunun temeli ikizkenar üçgen. Bir prizmadan geçen ışık ışını B ve C noktalarında iki kez kırılır ve her zaman daha geniş kısmına doğru saptırılır. Prizma, ışık huzmesini örneğin kamera telemetrelerinde gerekli olan 90° döndürmenize olanak tanır. Işık ışınının yönü de 180° (prizmatik dürbün) ile değiştirilebilir.

Işık dağılımı. Işınlar çeşitli renkler camda farklı şekilde kırılır. En yüksek gösterge kırılmaların mor ışınları vardır, en küçüğü kırmızıdır. Bu nedenle ışın prizmaya çarptığında Beyaz ışık farklı renklerden oluşan, bir dizi renkli ışına ayrıştırılır, yani. bir spektrum oluşur. Bu olaya ışık dağılımı denir.

Lensler. Hemen hemen tüm optik aletlerin en önemli kısmı, küresel yüzeylerle sınırlanan şeffaf, çoğunlukla cam gövdeli merceklerdir. Soldaki ilk merceğe bikonveks, dördüncüsüne ise bikonkav denir. Üçüncü ve son mercek bir tarafı dışbükey, diğer tarafı içbükeydir. Bu tür merceklere menisküs mercekleri veya kısaca menisküs adı verilir. Ortadaki soldaki üç mercek kenarlara göre daha kalındır ve yakınsak mercekler olarak adlandırılır. Sağdaki üç mercek birbirinden ayrılan merceklerdir, kenarları daha kalındır.

Yakınsak ve ıraksak merceklerin eylemini açıklar. Yakınsak bir mercek geleneksel olarak bir koleksiyon olarak temsil edilebilir çok sayıda ortaya doğru genişleyen prizmalar ve kenarlara doğru genişleyen bir dizi prizma gibi saçılan bir prizma. Prizmalar ışık ışınlarını genişleme yönünde saptırır, yani ortadaki kalın mercekler ışınları ortaya doğru saptırır yani toplar, kenarlardaki kalın mercekler ise ışınları kenarlara doğru saptırır yani dağıtır.

Bir ışık kaynağının önüne yakınsak bir mercek yerleştirilirse ve arkasına bir ekran yerleştirilirse, ışık kaynağı ile mercek veya mercek ile ekran arasındaki mesafeyi değiştirerek net bir ters (ters) görüntü elde edebilirsiniz. Ekrandaki ışık kaynağı.

Bu, ışık kaynağının herhangi bir A noktasından çıkan ve mercekten geçen ışınların yine bir A1 noktasında ve dahası sadece ekranda toplandığı anlamına gelir.

Merkezlerden geçen hat küresel yüzeyler Lensi sınırlayan C1 ve C2 lensin optik ekseni (OO) olarak adlandırılır. Optik eksene paralel bir ışında merceğe ulaşan ışınların kesiştiği noktaya merceğin odağı, odak noktasından geçen ve optik eksene dik olan düzleme ise odak düzlemi adı verilir. Mercek ile odağa olan mesafeye merceğin odak uzaklığı denir. Farklı merceklerin odak uzaklıkları, merceğin yapıldığı camın türüne ve şekline bağlı olarak değişir. Daha az odak uzaklığı mercekler ışınları ne kadar güçlü toplar veya saçarsa o kadar güçlü olur. Merceğin odak uzaklığının tersi denir. optik güç. Odak uzaklığı 100 cm olan bir merceğin optik gücü bir olarak alınır ve diyoptri olarak adlandırılır.

Toplayıcı merceğin odak uzaklığı ile nesneden merceğe ve mercekten görüntüye olan mesafeler arasında sözde olarak ifade edilen belirli bir ilişki vardır. temel formül lensler:

1/a+1/a 1 = 1/F

burada 1, nesneden merceğe olan mesafedir;

a, mercekten görüntüye olan mesafedir;

F merceğin odak uzaklığıdır.

Formül, nesneden merceğe olan mesafe arttıkça, görüntüsünden merceğe olan mesafenin azaldığını ve bunun tersinin de geçerli olduğunu gösterir.

Optik görüntünün doğrusal boyutlarının, görüntülenen nesnenin doğrusal boyutlarına oranına görüntü ölçeği denir.

Basit bir lensin dezavantajları yoktur. Yani fotoğraf merceği olarak basit bir mercek kullanırsanız görüntü yeterince keskin olmayacak ve bozuk olmayacaktır. Bu görüntü kusurlarına bir takım mercek eksiklikleri (küresel ve renk sapması, bozulma, astigmatizma ve koma) neden olur.

Merceğin ortasının kenarlara göre daha az ışın toplaması ve merceğin ortasına yakın geçen ışınların, merceğin kenarlarına yakın geçen ışınlardan daha fazla toplanması nedeniyle küresel sapma meydana gelir. Küresel sapma sonucunda merceğin ana optik ekseni üzerinde birkaç odak elde edilir ve bu da bulanık bir görüntünün oluşmasına neden olur. Mercekler yapılırken, küresel sapmanın etkisi, yakınsak merceğe daha az güçlü bir ıraksak mercek seçilerek azaltılır. Bir tür küresel sapma, merceğin optik eksenine açılı olarak yerleştirilmiş bir nesnenin özelliği olan komadır. Bu durumda görüntü kuyruklu yıldız şeklinde bir şekil şeklinde elde edilir.

Renk sapmalarının oluşması ışığın dağılmasıyla açıklanmaktadır. Bu durumda renkli görüntü bulanık çıkıyor, çünkü eşit olmayan kırılma indisi nedeniyle spektrumun farklı renklerindeki ışınların odakları farklı noktalar Optik eksen. İÇİNDE Son zamanlarda Renkli fotoğrafçılığın ve sinemanın yaygın gelişimi nedeniyle lenslerin kromatik düzeltilmesine yönelik gereksinimler keskin bir şekilde arttı. Uygulamada, gerekli kırılma indisine sahip yakınsak ve ıraksak merceklerin seçilmesiyle renk sapması ortadan kaldırılır.

Distorsiyonun nedeni yaklaşık olarak küresel sapma ile aynıdır. Basit bir merceğin bu dezavantajı, nesnelerin düz çizgilerinde gözle görülür bir eğriliğe yol açar. Distorsiyonun doğası diyaframın konumundan etkilenir (ortasında yuvarlak bir delik bulunan opak bir plaka): diyafram merceğin önüne yerleştirilmişse, distorsiyon namlu şeklinde bir şekil alır; diyafram merceğin arkasında bulunuyorsa - iğne yastığı şeklinde. Diyafram çizgiler arasına yerleştirildiğinde distorsiyon gözle görülür şekilde azalır.

Nesnenin merceğin optik eksenine belirli bir açıda yerleştirilmesi durumunda, dikey veya yatay çizgiler ihlal edilir. Bu tür görüntü bozulmaları, düzeltilmesi en zor mercek kusuru olan astigmatlıktan dolayı meydana gelir. Astigmatizmayı önemli ölçüde ortadan kaldıran optik sisteme anastigmat adı verilir.

KAMERADA OPTİK GÖRÜNTÜ ELDE ETME

Çekim anında kamerada fotoğrafı çekilen konunun optik görüntüsü, lense benzer şekilde elde edilir. Herhangi bir fotoğraf konusu, parlak veya aydınlatılmış noktaların bir koleksiyonudur; dolayısıyla iki nesnenin görüntüleri oluşturulur. uç noktalar nesne tüm görüntünün konumunu belirler. Her kamerada ışık geçirmez bir kamera ve sapmaları düzeltilmiş kolektif bir optik sistem olan bir lens bulunur. belli bir sayı lensler Lens, kameranın arka duvarına yerleştirilen ışığa duyarlı bir malzeme üzerinde bir nesnenin optik görüntüsünü oluşturur. Bir nesneyi merceğe farklı mesafelere yerleştirerek eşit olmayan boyutta bir optik görüntü elde edebilirsiniz. Çoğu zaman nesneler mercekten uzaktadır ve görüntüler gerçek, küçültülmüş ve ters çevrilmiştir. Nesne odak noktasından (ön) biraz daha uzağa yerleştirildiğinde, görüntü gerçek, büyütülmüş ve ters çevrilmiş olarak ortaya çıkar. Odak noktasına daha yakın bir nesne yerleştirirseniz, o zaman gerçek görüntüçalışmayacak. Bu durumda görüntü sanal, büyütülmüş ve diktir.

Geometrik optik– son derece basit bir optik durumu. Aslında bu basitleştirilmiş bir versiyondur dalga optiği girişim ve kırınım gibi olayları dikkate almaz ve basitçe varsaymaz. Burada her şey aşırı derecede basitleştirilmiştir. Ve bu iyi.

Temel konseptler

Geometrik optik- şeffaf ortamlarda ışığın yayılma yasalarını, ışığın şeffaf ortamlardan yansıması yasalarını inceleyen bir optik dalı ayna yüzeyleri Işık optik sistemlerden geçtiğinde görüntülemenin ilkeleri.

Önemli! Tüm bu süreçler dikkate alınmadan dikkate alınır dalga özellikleri Sveta!

Yaşamda, son derece basitleştirilmiş bir model olan geometrik optik yine de geniş bir uygulama alanı bulmaktadır. Bu nasıl Klasik mekanik ve görelilik teorisi. Klasik mekanik çerçevesinde gerekli hesaplamaları yapmak çoğu zaman çok daha kolaydır.

Geometrik optiğin temel kavramı ışık hüzmesi.

Gerçek bir ışık ışınının bir çizgi boyunca yayılmadığını, ancak ışının enine boyutuna bağlı olan sonlu bir açısal dağılıma sahip olduğunu unutmayın. Geometrik optik ışının enine boyutlarını ihmal eder.

Işığın doğrusal yayılımı yasası

Bu yasa bize homojen bir ortamda ışığın düz bir çizgide ilerlediğini söyler. Başka bir deyişle ışık, A noktasından B noktasına, aşılması en az zaman gerektiren yol boyunca hareket eder.

Işık ışınlarının bağımsızlığı kanunu

Işık ışınlarının yayılması birbirinden bağımsız olarak gerçekleşir. Bu ne anlama geliyor? Bu, geometrik optiğin ışınların birbirini etkilemediğini varsaydığı anlamına gelir. Ve sanki başka ışın yokmuş gibi yayılıyorlar.

Işık Yansıma Yasası

Işık bir ayna (yansıtıcı) yüzeyle karşılaştığında yansıma meydana gelir, yani ışık ışınının yayılma yönünde bir değişiklik olur. Yansıma kanunu, gelen ışının ve yansıyan ışının, gelme noktasına çizilen normal ile aynı düzlemde bulunduğunu belirtir. Ayrıca geliş açısı yansıma açısına eşittir, yani. normal, ışınlar arasındaki açıyı iki eşit parçaya böler.

Kırılma Yasası (Snell'in)

Ortamlar arasındaki arayüzde yansımanın yanı sıra kırılma da meydana gelir; ışın yansıtılan ve kırılan olarak ikiye ayrılır.

Bu arada! Artık tüm okuyucularımıza indirim var 10% Açık .

Gelme ve kırılma açılarının sinüslerinin oranı sabit değer ve bu ortamların kırılma indislerinin oranına eşittir. Bu miktar aynı zamanda ikinci ortamın birinciye göre kırılma indisi olarak da adlandırılır.

Burada toplam iç yansıma durumunu ayrı ayrı ele almaya değer. Işık optik olarak daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama yayıldığında, kırılma açısı geliş açısından daha büyüktür. Buna göre gelme açısı arttıkça kırılma açısı da artacaktır. Belirli bir sınırlayıcı geliş açısında kırılma açısı 90 dereceye eşit olacaktır. Geliş açısının daha da artmasıyla ışık ikinci ortama kırılmayacak ve gelen ve yansıyan ışınların yoğunluğu eşit olacaktır. Buna toplam iç yansıma denir.

Işık ışınlarının tersinirliği kanunu

Belirli bir yönde yayılan bir ışının bir takım değişikliklere ve kırılmalara uğradığını düşünelim. Işık ışınlarının tersinirliği yasası, bu ışına başka bir ışın gönderilirse, ilkiyle aynı yolu ancak ters yönde izleyeceğini belirtir.

Geometrik optiğin temellerini incelemeye devam edeceğiz ve gelecekte kesinlikle kullanarak problem çözme örneklerine bakacağız. çeşitli kanunlar. Şimdi herhangi bir sorunuz varsa doğru yanıtlar için uzmanlara hoş geldiniz öğrenci servisi. Herhangi bir sorunu çözmeye yardımcı olacağız!

Geometrik optiğin temel yasaları eski çağlardan beri bilinmektedir. Böylece Platon (MÖ 430) ışığın doğrusal yayılımı yasasını oluşturdu. Öklid'in incelemeleri, ışığın doğrusal yayılımı yasasını ve geliş ve yansıma açılarının eşitliği yasasını formüle etti. Aristoteles ve Ptolemy ışığın kırılmasını inceledi. Fakat bunların tam ifadesi geometrik optik yasaları Yunan filozofları bunu bulamadılar. Geometrik optik dalga optiğinin sınırlayıcı durumudur, Işığın dalga boyu sıfıra yaklaşır. Tek hücreli optik fenomen Optik aletlerde gölgelerin ortaya çıkması ve görüntülerin üretilmesi gibi konular geometrik optik çerçevesinde anlaşılabilmektedir.

Geometrik optiğin biçimsel yapısı aşağıdakilere dayanmaktadır: dört yasa Deneysel olarak kurulmuştur: · Işığın doğrusal yayılımı yasası; · Işık ışınlarının bağımsızlığı yasası; · Yansıma yasası · Bu yasaları analiz etmek için H. Huygens, basit ve basit bir yasa önermiştir. görsel yöntem, daha sonra adı verilen Huygens ilkesi .Işık uyarımının ulaştığı her nokta ,Sırasıyla, ikincil dalgaların merkezi;Zamanın belirli bir anında bu ikincil dalgaların etrafında bükülen yüzey, o anda fiilen yayılan dalganın ön tarafının konumunu gösterir.

Huygens kendi yöntemine dayanarak şunları açıkladı: ışık yayılımının düzgünlüğü ve dışarı çıkarıldı yansıma yasaları Ve refraksiyon .Işığın doğrusal yayılımı yasası :· ışık optik olarak homojen bir ortamda doğrusal olarak yayılır Bu yasanın kanıtı, küçük kaynaklarla aydınlatıldığında opak nesnelerin keskin sınırları olan gölgelerinin varlığıdır. Ancak dikkatli deneyler, ışığın çok küçük deliklerden geçmesi durumunda bu yasanın ihlal edildiğini ve yayılmanın düzlüğünden sapmanın olduğunu göstermiştir. ne kadar büyük olursa delikler o kadar küçük olur.

Bir nesnenin gölgesi şu şekilde belirlenir: ışık ışınlarının düzgünlüğü optik olarak homojen ortamda Şekil 7.1 Astronomik gösterim. ışığın doğrusal yayılımı ve özellikle gölge ve yarı gölge oluşumu bazı gezegenlerin diğerleri tarafından gölgelenmesinden kaynaklanabilir, örneğin ay Tutulması , Ay, Dünya'nın gölgesine düştüğünde (Şekil 7.1). Ay ve Dünya'nın karşılıklı hareketi nedeniyle Dünya'nın gölgesi Ay'ın yüzeyinde hareket eder ve Ay tutulması birkaç özel aşamadan geçer (Şekil 7.2).

Işık ışınlarının bağımsızlığı kanunu :· Tek bir ışının yarattığı etki,,diğer paketlerin aynı anda hareket edip etmediği veya ortadan kaldırılıp kaldırılmadığı. Işık akısını ayrı ışık ışınlarına bölerek (örneğin diyaframlar kullanarak), seçilen ışık ışınlarının hareketinin bağımsız olduğu gösterilebilir. Yansıma Yasası (Şekil 7.3): Yansıyan ışın, gelen ışınla aynı düzlemde ve dik olarak bulunur.,çarpma noktasında iki ortam arasındaki arayüze çizilir;· geliş açısıα yansıma açısına eşitγ: α = γ

Yansıma yasasını türetmek Huygens ilkesini kullanalım. Bir düzlem dalganın (dalga cephesi) olduğunu varsayalım. AB İle, iki ortam arasındaki arayüze düşer (Şekil 7.4). Dalga cephesi ne zaman AB noktada yansıtıcı yüzeye ulaşacak A, bu nokta yayılmaya başlayacak ikincil dalga .· Dalganın belli bir mesafe kat etmesi için Güneş gerekli zaman Δ T = M.Ö./ υ . Aynı zamanda, ikincil dalganın ön tarafı yarıkürenin yarıçapı olan noktalarına ulaşacaktır. Reklam bu şuna eşittir: υ Δ T= güneş. Yansıyan dalga cephesinin zamanın bu andaki konumu, Huygens ilkesine uygun olarak düzlem tarafından verilir. DC, ve bu dalganın yayılma yönü ışın II'dir. Üçgenlerin eşitliğinden ABC Ve ADC dışarı akıyor yansıma kanunu: geliş açısıα yansıma açısına eşit γ . kırılma kanunu (Snell Yasası) (Şekil 7.5): gelen ışın, kırılan ışın ve geliş noktasında arayüze çizilen dikme aynı düzlemde yer alır;· Geliş açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı belirli ortamlar için sabit bir değerdir.

Kırılma yasasının türetilmesi. Bir düzlem dalganın (dalga cephesi) olduğunu varsayalım. AB), boşlukta I yönü boyunca hızla yayılıyor İle, yayılma hızının eşit olduğu ortamla arayüze düşer sen(Şekil 7.6) Dalganın yolu kat etmesi için geçen süreye izin verin. Güneş, D'ye eşit T. Daha sonra MÖ = sn D T. Aynı zamanda, nokta tarafından uyarılan dalganın ön tarafı A hızlı bir ortamda sen, yarıkürenin yarıçapı olan noktalarına ulaşacak Reklam = sen D T. Kırılan dalga cephesinin zamanın bu andaki konumu, Huygens ilkesine uygun olarak düzlem tarafından verilir. DC, ve yayılma yönü - ışın III'e göre . Şek. 7.6 açıktır ki, yani. .Bu şu anlama gelir: Snell Yasası : Işığın yayılma yasasının biraz farklı bir formülasyonu verildi Fransız matematikçi ve fizikçi P. Fermat.

Fiziksel çalışmalar şunları içerir: çoğu kısım için 1662'de geometrik optiğin temel ilkesini (Fermat ilkesi) oluşturduğu optiğe geçti. Fermat ilkesi ile arasındaki benzerlik varyasyonel prensipler Mekanik, modern dinamiğin ve optik alet teorisinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynadı. Fermat'ın ilkesi ışık gerektiren bir yol boyunca iki nokta arasında yayılır en az zaman. Bu prensibin aynı ışık kaynağından gelen ışık kırılması probleminin çözümüne uygulanmasını gösterelim. S bir boşlukta bulunan noktaya gider İÇİNDE, arayüzün ötesinde bir ortamda bulunur (Şekil 7.7).

Her ortamda en kısa rota düz olacak S.A. Ve AB. Tam durak A mesafeye göre karakterize etmek X kaynaktan arayüze düşen dikey noktadan. Yolu kat etmek için gereken süreyi belirleyelim S.A.B.:.Minimumu bulmak için τ'nın birinci türevini buluyoruz. X ve bunu sıfıra eşitleyin: buradan Huygens ilkesine dayanarak elde edilen aynı ifadeye geliyoruz: Fermat ilkesi bugüne kadar önemini korudu ve mekanik yasalarının genel formülasyonunun temelini oluşturdu (kurallar dahil) görelilik teorisi ve kuantum mekaniği). Fermat ilkesinin çeşitli sonuçları vardır. Işık ışınlarının tersinirliği : eğer ışını ters çevirirsen III (Şekil 7.7), arayüze belirli bir açıyla düşmesine neden olurβ, daha sonra birinci ortamda kırılan ışın bir açıyla yayılacaktır α, yani ışın boyunca ters yöne gidecektir BEN . Başka bir örnek ise bir seraptır Sıcak yollarda seyahat edenler tarafından sıklıkla gözlemlenen bir durum. İleride bir vaha görüyorlar ama oraya vardıklarında her taraf kumla kaplı. İşin özü, bu durumda ışığın kumun üzerinden geçtiğini görüyoruz. Yolun üzerinde hava çok sıcak ve üst katmanlar Daha soğuk. Genişleyen sıcak hava daha da seyrekleşir ve içindeki ışığın hızı soğuk havaya göre daha fazladır. Bu nedenle ışık düz bir çizgide değil, bir yörünge boyunca hareket eder. en az zaman sıcak hava katmanlarına sarılmış. Eğer ışık geliyorsa yüksek kırılma indeksi ortamı (optik olarak daha yoğun) Daha düşük kırılma indisine sahip bir ortama (optik olarak daha az yoğun) ( > ) , örneğin camdan havaya, sonra kırılma yasasına göre, kırılan ışın normalden uzaklaşır ve kırılma açısı β, geliş açısından a daha büyüktür (Şekil 7.8) A).

Gelme açısı arttıkça kırılma açısı da artar (Şekil 7.8). B, V), belirli bir geliş açısına kadar () kırılma açısı π/2'ye eşit olur. sınır açısı . Geliş açılarında α > gelen tüm ışık tamamen yansıtılır (Şek. 7.8) G). · Gelme açısı sınıra yaklaştıkça kırılan ışının şiddeti azalır, yansıyan ışın artar. · Eğer kırılan ışının şiddeti sıfır olur ve yansıyan ışının şiddeti şiddete eşit olur. olaydan biri (Şekil 7.8) G). · Böylece,π/2'ye kadar değişen geliş açılarında,ışın kırılmaz,ve ilk Çarşamba günü tamamen yansıtılır,Ayrıca yansıyan ve gelen ışınların yoğunlukları aynıdır. Bu fenomene denir tam yansıma. Sınır açısı aşağıdaki formülden belirlenir: ; .Toplam yansıma olgusu toplam yansıma prizmalarında kullanılır (Şekil 7.9).

Camın kırılma indisi n » 1,5'tir, dolayısıyla cam-hava arayüzü için sınırlayıcı açıdır = arcsin (1/1,5) = 42° Işık, α noktasındaki cam-hava sınırına düştüğünde. > Şekil 42'de her zaman tam yansıma olacaktır. Şekil 7.9, aşağıdakilere imkan veren toplam yansıma prizmalarını göstermektedir: a) ışının 90° döndürülmesine; b) görüntünün döndürülmesine; Optik cihazlarda toplam yansıma prizmaları kullanılır (örneğin, dürbünlerde, periskoplarda) ve ayrıca cisimlerin kırılma indekslerini belirlemeyi mümkün kılan refraktometrelerde (kırılma yasasına göre, ölçerek iki ortamın göreceli kırılma indeksini belirleriz) mutlak göstergeİkinci ortamın kırılma indisi biliniyorsa ortamlardan birinin kırılma indisi).

Toplam yansıma olgusu aynı zamanda kullanılır ışık kılavuzları Bunlar optik olarak şeffaf malzemeden yapılmış ince, rastgele kavisli ipliklerdir (lifler). 7.10 Fiber parçalarda, ışık iletici çekirdeği (çekirdeği) camla çevrelenmiş olan cam elyafı kullanılır - daha düşük kırılma indisine sahip başka bir camdan yapılmış bir kabuk. Işık kılavuzunun ucundaki ışık olayı sınırdan daha büyük açılarda , çekirdek-kabuk arayüzünde geçiyor toplam yansıma ve yalnızca ışık kılavuzu çekirdeği boyunca yayılır. Işık kılavuzları oluşturmak için kullanılır. yüksek kapasiteli telgraf ve telefon kabloları . Kablo, insan saçı kadar ince yüzlerce ve binlerce optik fiberden oluşur. Sıradan bir kalem kalınlığındaki bu tür bir kablo aracılığıyla seksen bine kadar telefon görüşmesi aynı anda iletilebilmektedir. Ayrıca ışık kılavuzları fiber optik katot ışın tüplerinde, elektronik sayma makinelerinde, bilginin kodlanmasında, tıpta kullanılmaktadır ( örneğin mide teşhisi), entegre optik amacıyla.