SỰ PHẢN XẠ TOÀN PHẦN CỦA ÁNH SÁNG LÀ GÌ?
Khi ánh sáng từ vật môi giới này truyền tới vật môi giới khác, một phần ánh sáng sẽ quay lại vật môi giới ban đầu, hiện tượng này gọi là hiện tượng phản xạ ánh sáng, ánh sáng quay lại vật môi giới ban đầu gọi là ánh sáng phản xạ. Còn phần ánh sáng kia lại chiếu vào một vật môi giới khác, phương hướng truyền sẽ xảy ra sự gấp khúc, hiện tượng này gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng, ánh sáng truyền tới một vật môi giới khác gọi là ánh sáng khúc xạ.
Khi xảy ra hiện tượng phản xạ, ánh sáng phản xạ và ánh sáng tới lần lượt nằm trên hai mặt pháp tuyến, hơn nửa góc phản xạ bằng với góc tới. Khi xảy ra hiện tượng khúc xạ, nếu ánh sáng được truyền từ vật môi giới truyền ánh sáng tới vật môi giới tập trung ánh sáng thì tốc độ truyền của ánh sáng sẽ chậm dần, lúc này góc khúc xạ nhỏ hơn góc tối, ánh sáng khúc xạ sẽ gấp khúc theo pháp tuyến; nếu ánh sáng được truyền từ vật môi giới tập trung ánh sáng đến vật môi giới truyền ánh sáng thì tốc độ truyền của ánh sáng sẽ nhanh dần, lúc này góc khúc xạ lớn hơn góc tới ở đây, ''tập trung ánh sáng'' và ''truyền ánh sáng'' chỉ là hai tên gọi tương đối. Đối với không khí, nước là vật môi giới tập trung ánh sáng nhưng đối với thuỷ tinh, nước lại là vật môi giới truyền ánh sáng.
Vậy sự phản xạ toàn bộ của ánh sáng là gì? Khi ánh sáng được chiếu từ vật môi giới tập trung ánh sáng tới vật môi giới truyền ánh sáng, ví dụ khi ánh sáng tới được truyền vào không khí từ nước, góc khúc xạ sẽ lớn hơn góc tối. Hơn nữa cùng với sự tăng dần của góc tối, góc khúc xạ cũng sẽ tăng theo. Khi góc tới tăng đến một mức độ nhất định, góc khúc xạ sẽ tăng đến 900. Lúc này ánh sáng khúc xạ sẽ phát ra men theo mặt khác. Vì vậy, ánh sáng không thể xảy ra hiện tượng khúc xạ mà là bị phản xạ toàn bộ. Góc tối lúc này được gọi là góc giới hạn. Góc làm giới của ánh sáng từ nước tới không khí là khoảng 48, 50; góc làm giới của ánh sáng từ đá kim cương tới không khí chỉ bằng 240.
Bây giờ chúng ta đã biết, khi ánh sáng từ vật môi giới tập trung ánh sáng (như nước, thuỷ tinh) truyền tới vật môi giới truyền ánh sáng (như không khí), nếu góc tới lớn hơn góc làm giới thì hiện tượng mà toàn bộ ánh sáng lúc này khúc xạ về vật môi giới ban đầu từ mặt phân giới được gọi là sự phản xạ toàn bộ.
Trong giới tự nhiên, sự phản xạ toàn bộ là hiện tượng thường gặp. Ví dụ những hạt nước từ phun thường rất sáng chói, đó là do ánh sáng đang gây ra sự phản xạ toàn bộ trong hạt nước. Ví dụ khác như sự hình thành nên cầu vồng đều có liên quan đến hiện tượng phản xạ toàn bộ.
Năm 1870, nhà khoa học người Anh, Didar đã làm một thí nghiệm rất thú vị, ông khoét một lỗ nhỏ ở thành một đồ đựng thuỷ tinh để cho nước chảy ra từ lỗ nhỏ ở đó, sau đó ông để cho một tia sáng nhỏ chiếu thẳng vào lỗ nhỏ xuyên qua nước theo chiều song song với mặt nước. Lúc này, mọi người vô cùng ngạc nhiên khi thấy rằng, nước phát ra ánh sáng và chảy ra từ lỗ nhỏ, nếu dòng nước cong, ánh sáng cũng cong theo. Nhìn từ bề mặt, ánh sáng giống như đang đi theo đường vòng nhưng trên thực tế ánh sáng vẫn truyền theo đường thẳng, đó là do trên về mặt ánh sáng trong dòng nước cong đã xảy ra nhiều là phản xạ toàn bộ cho nên ánh sáng nhìn thấy hơi cong.
Dây tơ dẫn ánh sáng được chế tạo dựa theo nguyên lý này. Các nhà khoa học kéo thuỷ tinh thạch anh thành những sợi thuỷ tinh giống như sợi tơ nhện có đường kính vài micromet đến vài chục micromet. Sau đó lại học thêm một lớp mà với thuỷ tinh đó là nguyên liệu của vật môi giới truyền ánh sáng. Chỉ cần góc tới thoả mãn những điều kiện nhất định thì ánh sáng có thể truyền từ đầu này tới đầu khác theo đường cong trong sợi tơ dẫn ánh sáng. Trong y học, sợi tơ dẫn ánh sáng có thể dùng để chế tạo ra kính nhòm kiểm tra dạ dày, thực quản, tá tràng. Các nhà khoa học còn sắp xếp hàng vạn sợi tơ dẫn ánh sáng thành dây cáp ánh sáng, dây cáp ánh sáng dùng thay cho dây cáp điện trong thông tin ánh sáng. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật thông tin, thông tin ánh sáng cũng có tiền đồ phát triển rộng lớn.
