Całkowite wewnętrzne odbicie (CWO) występuje wtedy, gdy promień światła biegnie z ośrodka o większym współczynniku załamania do ośrodka o mniejszym współczynniku załamania i pada na granicę ośrodków pod kątem większym od tzw. kąta granicznego. W takiej sytuacji nie dochodzi do "zwykłego" załamania do drugiego ośrodka, tylko cała energia (w przybliżeniu modelu geometrycznego) pozostaje w pierwszym ośrodku i promień ulega odbiciu.
Dlaczego poprawna odpowiedź to: światłowody?
Światłowód jest zaprojektowany tak, aby światło było prowadzone wewnątrz rdzenia: rdzeń ma większy współczynnik załamania niż płaszcz. Dzięki temu, dla odpowiednich kątów propagacji, promienie wielokrotnie ulegają CWO na granicy rdzeń–płaszcz i "podążają" wzdłuż włókna. To właśnie praktyczne wykorzystanie CWO: transmisja światła (i informacji) na odległość.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- Goniometry służą głównie do pomiaru kątów (np. w optyce do pomiarów kątowych, w tym związanych z odbiciem/załamaniem), ale nie opierają swojej konstrukcji na prowadzeniu promienia przez wielokrotne CWO w rdzeniu jak w światłowodzie. Mogą wykorzystywać zjawiska optyczne do obserwacji i pomiaru, jednak nie jest to typowe "zastosowanie konstrukcyjne" CWO.
- Noktowizory działają zasadniczo poprzez detekcję i wzmacnianie słabego promieniowania (lub obrazowanie w innych zakresach widma) w układach optoelektronicznych. Kluczowe są tu przetwarzanie sygnału i detektory, a nie prowadzenie światła na zasadzie CWO jako podstawowy element konstrukcji.
- Niwelatory to przyrządy geodezyjne do wyznaczania poziomu/różnic wysokości, wykorzystujące układy optyczne do celowania i odczytu. Ich zasada działania nie polega na transmisji światła w rdzeniu przez CWO, tylko na klasycznym obrazowaniu i zapewnieniu osiowości/poziomowania.
Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w odpowiedziach pojawia się "światłowód", zwykle szukane jest skojarzenie z prowadzeniem światła w dielektryku. Wtedy mechanizmem fizycznym jest właśnie całkowite wewnętrzne odbicie na granicy rdzeń–płaszcz.
