¿Qué es la reflexión interna total frustrada?

Answer 1

Primero quiero que le cuenten sobre TIR.

La reflexión interna total (TIR) ​​es el fenómeno que involucra el reflejo de toda la luz incidente fuera del límite. TIR solo tiene lugar cuando se cumplen las dos condiciones siguientes:
(a) La luz está en el medio más denso y se acerca al medio menos denso.
(b) El ángulo de incidencia es mayor que el llamado ángulo crítico.
TIR ocurrirá para la luz que viaja del agua hacia el aire, pero no ocurrirá para la luz que viaja desde el aire hacia el agua.
o
TIR ocurrirá para la luz que viaja desde el prisma hacia el aire, pero no ocurrirá para la luz que viaja desde el aire hacia el prisma.

Reflexión interna total frustrada
Al poner otra superficie en contacto con una totalmente reflejada internamente, la reflexión interna total se puede “frustrar”.

Pregunta interesante: ¿Qué tan cerca deben estar los prismas antes de que TIR se frustre?
Respuesta: bastante cerca, pero sin tocar.

Una aplicación de TIR frustrado: sensores de huella digital.

Las crestas en un dedo actúan como lugares donde se frustra el TIR, por lo que no sale luz de allí. Pero entre las crestas, todavía hay TIR por lo que se refleja la luz.

Answer 2

La parte de TIR es muy clara, pero creo que su explicación omite una descripción sobre la física detrás de TIR frustrado . Encontré el texto en Wikipedia muy claro, así que voy a copiarlo aquí.

Olas evanescentes
En óptica y acústica, las ondas evanescentes se forman cuando las ondas que viajan en un medio experimentan una reflexión interna total en su límite porque la golpean en un ángulo mayor que el llamado ángulo crítico . La explicación física de la existencia de la onda evanescente es que los campos eléctrico y magnético (o gradientes de presión, en el caso de las ondas acústicas) no pueden ser discontinuos en un límite, como sería el caso si no hubiera un campo de ondas evanescentes. En la mecánica cuántica, la explicación física es exactamente análoga: la función de onda de Schrödinger que representa el movimiento de partículas normal al límite no puede ser discontinua en el límite.

Reflexión interna total frustrada (FTIR)
En condiciones normales, la onda evanescente transmite cero energía neta a través de la interfaz. Sin embargo, si un tercer medio con un índice de refracción más alto que el segundo medio de bajo índice se coloca dentro de una distancia inferior a varias longitudes de onda desde la interfaz entre el primer medio y el segundo medio, la onda evanescente será diferente de la habitual, y pasará energía a través del segundo al tercer medio. (Consulte Acoplamiento de ondas evanescentes). Este proceso se denomina reflexión interna total “frustrada” (FTIR) y es muy similar a la tunelización cuántica. El modelo de tunelización cuántica es matemáticamente análogo si uno piensa que el campo electromagnético es la función de onda del fotón. El medio de bajo índice puede considerarse como una barrera potencial a través de la cual los fotones pueden hacer un túnel.

Answer 3

Si la luz llega al límite entre dos medios transparentes en un ángulo lo suficientemente grande, toda la luz se refleja, en lugar de transmitirse. Esto se llama reflexión interna total. Pero es posible engañar a la madre naturaleza para que transmita algo de esa luz. Esto se llama reflexión interna total frustrada.

La reflexión interna total es un fenómeno que se produce cuando una onda de propagación golpea un límite medio en un ángulo mayor que un ángulo crítico particular con respecto a la normal a la superficie. Si el índice de refracción es más bajo en el otro lado del límite y el ángulo incidente es mayor que el ángulo crítico, la onda no puede pasar y se refleja por completo. El ángulo crítico es el ángulo de incidencia por encima del cual se produce la reflexión interna total. Esto es particularmente común como un fenómeno óptico, donde las ondas de luz están involucradas, pero ocurre con muchos tipos de ondas, como las ondas electromagnéticas en general o las ondas de sonido.

Cuando una onda alcanza un límite entre diferentes materiales con diferentes índices de refracción, la onda en general se refractará parcialmente en la superficie del límite y se reflejará parcialmente. Sin embargo, si el ángulo de incidencia es mayor (es decir, la dirección de propagación está más cerca de ser paralela al límite) que el ángulo crítico, el ángulo de incidencia en el que la luz se refracta de manera que se desplaza a lo largo del límite, entonces la onda no cruzar el límite, sino que se reflejará totalmente de nuevo internamente. Esto solo puede ocurrir cuando la onda en un medio con un índice de refracción más alto (n1) alcanza un límite con un medio de índice de refracción más bajo (n2). Por ejemplo, ocurrirá cuando la luz alcance el aire del vidrio, pero no cuando se alcance el vidrio desde el aire.