5.2 Aaltoliike rajapinnassa

Rajapinta-ilmiöitä

Heijastuminen

  • Aaltoliike voi heijastua ja taittua rajapinnassa. Yleensä osa aallosta heijastuu rajapinnassa takaisin ja osa menee läpi ja taittuu.
  • Heijastuslaki: aaltoliikkeen tulokulma ja heijastuskulma ovat yhtä suuret. Kulmat määritetään aaltoliikkeen etenemissuunnan ja rajapinnan normaalin väliltä.




Aallon taittuminen

Taittuminen tarkoittaa aallon (vinon) kulkusuunnan muutosta kahden väliaineen rajapinnassa. Taittuminen tapahtuu taittumislain mukaisesti:
[[$ \quad \dfrac{\sin {\alpha}_1}{\sin {\alpha}_2}=\dfrac {v_1}{v_2}=n_{12} $]]

  • [[$ {\alpha}_1 $]]​ on aallon tulokulma rajapintaan ja [[$ {\alpha}_2 $]] taitekulma. 
  • [[$ v_1 $]]​ on aallon nopeus ennen rajapintaa ja [[$ v_1 $]]​ nopeus rajapinnan jälkeen.
  • Nopeuksien suhdetta [[$ \dfrac {v_1}{v_2}$]]​ kutsutaan rajapinnan taitesuhteeksi [[$ n_{12} $]].
Valon taittumista kuvataan taitekertoimien avulla: 
[[$ \quad \dfrac{\sin {\alpha}_1}{\sin {\alpha}_2}=\dfrac {n_2}{n_1} $]]

  • Kokonaisheijastus: kokonaisheijastus voi syntyä aaltoliikkeen tullessa riittävän suuressa kulmassa aalto-opillisesti tiheämmästä aineesta harvempaan. Kokonaisheijastunut aaltorintama noudattaa heijastuslakia, jossa tulo- ja heijastuskulma ovat yhtä suuret.
  • Kokonaisheijastuminen tapahtuu, jos aallon tulokulma on suurempi kuin kulma, jossa taittuminen tapahtuisi 90[[$^\circ$]]:een taitekulmaan. Kokonaisheijastuksen rajakulma on taittumislain perusteella 

    [[$ \quad \sin {\alpha}_{\text{r}} =n_{12} $]].

Voit tutkia heijastumista, taittumista ja kokonaisheijastumista ym. valon ilmiöitä oheisessa simulaatiossa. 

Valon käyttäytyminen rajapinnassa