Вопрос 8. Полное внутреннее отражение света от границы раздела двух сред. Рефрактометрия. Волоконные световоды: устройство, принцип действия, использование в медицине.

Полное внутреннее отражение света наблюдается при переходе света из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления. Угол преломления в этом слу­чае больше угла падения.

При некотором угле падения (луч 2) преломленный луч скользит вдоль границы раздела двух сред (угол преломления при этом ра­вен 90 градусов). Этот угол падения _пред называется предель­ным углом полного

внутреннего отражения.

Е

1

2 n₁

2`

1` n₂

сли луч падает под углом больше предельного, то он полно­стью отражается от границы раздела двух сред.

_пред

sin_пред = n₂ / n₁ при n₂< n₁

Волоконные световоды. Действие волоконных световодов ос­новано на явлении полного внутреннего отражения. Устройство во­локонного световода представлено ниже на рисунке:

Луч света идет внутри прозрачного волокна, окруженного ве­ществом с меньшим показателем преломления. Многократно отра­жаясь от стенок, он распространяется вдоль волокна. Для передачи больших световых потоков и сохранения гибкости светопроводящей системы отдельные волокна собираются в пучки - световоды.

В медицине световоды исполь­зуются для освещения холодным светом внутренних полостей и для передачи изображения этих полостей. Предполагается переда­ча лазерных излучений во внутренние органы для лечебного воз­действия на патологические образования.

Приборы для определения показателя пре­ломления веществ называются рефрактометрами. В медицине рефрактометры используются для определения концентрации ве­ществ в растворе, например, содержание белка в сыворотке крови, содержание сахара в моче и т.п. Этот метод определения основыва­ется на зависимости показателя преломления вещества от его кон­центрации в растворе.

Действие рефрактометра основано на определении предельного угла преломления света в исследуемой жидкости.

Предельный угол преломления - угол преломления, ко­торому соответствует в первой среде угол падения 90.

Основу оптики рефрактометра составляют две призмы - осве­тительная и измерительная, между которыми помещается тонкий слой исследуемой жидкости. Осветительная призма необходима для создания угла падения лучей света от 0 до 90 градусов. Тогда: sin_пред = n_ж / n_ст, где _пред - предельный угол преломления света,

n_ж - показатель прелом­ления исследуемой жидкости, n_ст - показатель преломления стекла призмы.

Из формулы видно, что с помощью рефрактометра нельзя изме­рить показатель преломления жидкости с показателем преломления, большим, чем показатель преломления стекла измерительной приз­мы.

Литература: Ливенцев Н.М. «Курс физики».-1978.- с.474-477; Эссаулова и др. «Руководство к лабораторным работам по медицин­ской и биологической физике»--1987.- с.203-205.