임계각

요약 굴절률이 큰 물질에서 작은 물질로 빛이 입사할 때, 전반사가 일어나기 시작하는 입사각이다.

밀도가 다른 두 매질의 경계면에 빛이 입사할 때 빛의 반사율은 스넬의 법칙에 따라 두 물질의 밀도차이, 굴절률의 차이가 클수록, 입사각이 클수록 커진다. 또한 입사각이 커지면 굴절각도 커지며, 굴절률이 작은 소한 매질의 각도가 밀한 매질의 각도보다 크다.

빛이 밀한 매질에서 소한 매질로 진행할 때 입사각을 점점 크게하여 어떤 입사각( α₀ )이 되면 굴절각(r)이 90˚가 되는데, 이 때의 입사각을 임계각이라고 하며, 임계각보다 큰 각도로 빛이 입사하면 빛은 굴절성분 없이 경계면에서 100% 반사한다. 이런 현상을 전반사(total internal reflection)라고 한다.

임계각은 스넬의 법칙에 따라 두 물질의 굴절률의 비로 나타낼 수 있다. 물에서 공기로 빛이 진행하는 경우 임계각은 48˚이다.