ثقتي بالله
المشرف العام
فوائد الانعكاس الكلي الداخلي وشروطها
مزايا الانعكاس الداخلي الكلي
يتم استخدام الانعكاس الخارجي في تصميم عدسات الكاميرا وأنظمة التركيز الأخرى مثل التلسكوبات لكي يتسرب الضوء من الوسط (على سبيل المثال زجاج العدسة) لأن الانحناء الذي يحدث هو بدقة التركيز الذي تريده ، للتركيز أو التحريك. خلال هذه الحالة ، قد يكون الانعكاس الداخلي أمرًا سيئًا لأنه الآن علامة خسارة.الانعكاس الداخلي هو عندما تصطدم الموجة بحدود وتبقى داخل الوسط ، أما الانعكاس الخارجي فهو عكس ذلك.
يتمثل الاستخدام الرئيسي للانعكاسات الداخلية في تصميم الدليل الموجي. نظرًا لأن الترددات المختلفة تعكس بشكل مختلف ، فسوف تستخدم هذه الخاصية كمرشح. يتم دعم روابط بيانات الألياف الضوئية بهذه الطريقة[1]
شروط الانعكاس الكلي الداخلي
عندما ينتقل الضوء إلى وسط خاص ، تتغير سرعة أشعة الشمس وبالتالي ينكسر الضوءوعندما ينتقل الضوء من وسط أكثر كثافة ، مثل الزجاج ، إلى وسط أقل كثافة ، مثل الهواء ، تزداد سرعة أشعة الشمس وبالتالي ينكسر الضوء بعيدًا عن الوسط التقليدي إذا زاوية الانكسار أكبر من زاوية السقوط.
مع زيادة زاوية السقوط ، تزداد زاوية الانكسار أيضًا. عند زاوية وقوع معينة ، فإن أشعة الشمس تنكسر 90 درجة وتتبع الحدود بين الوسيطتين. زاوية الوقوع هذه تسمى زاوية السقوط.
الانعكاس الداخلي الكلي والألياف الضوئية
تؤمن الألياف الضوئية بانعكاس داخلي كامل لعمليته.قد تكون الألياف الضوئية عبارة عن قضيب رفيع من الزجاج عالي الجودة. يخضع دخول الضوء / الأشعة تحت الحمراء إلى أحد الطرفين إلى انعكاس داخلي إجمالي متكرر ليظهر في الطرف المقابل.
فالشمس تنعكس لأنها تدخل في ألياف ضوئية
ولاحظ كمثال : ما يحدث عندما تضرب آشعة الشمس الجزء العلوي من الألياف إن زاوية السقوط الآن ليست سوى زاوية السقوط ، وبالتالي ينكسر الضوء. كما تعمل الألياف الضوئية حتى عند ثني الألياف.
الاتصالات لمسافات طويلة:
يمكن أيضًا استخدام الألياف الضوئية للاتصال لمسافات طويلة. كما يمكن مطابقة استخدام الألياف الضوئية مع الأقمار الصناعية للاتصال لمسافات طويلة.
شروط الانعكاس الكلي الداخلي في بيولوجيا الخلية
من الأفضل رؤية هذه الأحداث على سطح الخلية دون تدخل من مناطق أخرى أعمق في الداخل . تصف هذه المراجعة تقنية الفحص المجهري المدعومة بالفلورة الانعكاس الكلي الداخلي والتي تتوافق مع التقسيم البصري في مناطق الركيزة الخلوية مع منطقة رقيقة بشكل غريب من الإثارة الفلورية.لهذه التقنية العديد من التطبيقات الأخرى أيضًا ، وأبرزها دراسة حركية الكيمياء الحيوية وديناميات الجزيء الحيوي الفردي على الأسطح. يتم توفير ملخص سريع لهذه التطبيقات متبوعًا بعروض تقديمية للأساس المادي للتقنية وبالتالي الطرق المختلفة لتنفيذ الانعكاس الكلي الداخلي خلال مجهر قياسي.
يوفر الفحص المجهري للانعكاس الكلي الداخلي (الفحص المجهري للموجة الزائلة ) طريقة لإثارة الفلور بشكل انتقائي في بيئة مائية أو خلوية قريبة جدًا من سطح صلب (في حدود ≤ 100 نانومتر) كما يؤدي الإثارة الفلورية من خلال هذه المنطقة الرقيقة من الطاقة الكهرومغناطيسية (تسمى المجال الزائل) إلى صور ذات إضاءة خلفية منخفضة للغاية، وتقليل تعرض الخلايا للضوء في المستويات الأخرى داخل العينة.
تقنيات التحليل للانعكاس الكلي الداخلي بالامثلة
وتندرج تقنيات التحليل الطيفي للانعكاس الداخلي، كما هو الحال مع التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء والدليل الموجي للانعكاس الخارجي .وفي التحليل الطيفي الانعكاسي الكلي الداخلي، يتم تسليط الضوء إلى واجهة من خلال مادة أكثر كثافة بصريًا بزاوية وقوع أكبر من زاوية السقوط. فمثلاً عندما يمر الضوء من قطعة ذات معامل انكسار عالٍ إلى قطعة ذات معامل انكسار منخفض ، فإنها تنكسر بحيث تكون زاوية الضوء المنقول إلى السطح الطبيعي أكبر من زاوية الضوء الساقط. فوق زاوية معينة من السقوط (الزاوية الحرجة) لا توجد زاوية محتملة للانكسار وكل واحدة تنعكس أشعة الشمس من الواجهة.
كما تتطلب معادلات ماكسويل أن تكون مكونات متجهات التدفق الكهربائي والمغناطيسي الموازية للواجهة متصلة عبر الواجهة – لذا يجب أن تخترق كمية قليلة من أشعة الشمس في المؤشر السفلي لوسط الانكسار: يُطلق على هذا الضوء اسم الموجة الزائلة.
وفي التحليل الطيفي الانعكاسي الداخلي الكلي ، لا يزال يتعين على ضوء المجس الخضوع للمؤشر العلوي لوسط الانكسار ، ومن المهم أن يكون هذا الوسط واضحًا .
مثال : يقوم ضوء المجس أيضًا بأخذ عينات من عمق ملموس للمؤشر السفلي لوسط الانكسار (عادةً حوالي 100 نانومتر إلى 1 ميكرومتر)، بينما يكون عرض الواجهة نفسها عادةً ذات أبعاد جزيئية (واحد إلى بضع نانومتر) ؛ تفتقر طرق TIR إلى حساسية السطح الجوهرية للطرق البصرية غير الخطية. ومن الممكن ان يكون عمق الاختراق المحدود للموجة الزائلة عيبًا يعتمد على الجهاز وعلى كثافة الجزيئات ذات الأهمية في الواجهة مقارنةً بالطبقة النحيفة من الكتلة التي يتم فحصها.
هناك أسباب متنوعة لاستخدام التحليل الطيفي لـ TIR والأهم من ذلك هو أن حصر المجال الكهربائي على حافة الواجهة ، يعطي حساسية السطح داخل الوسط الأقل كثافة بصريًا. والأمرالثاني عبارة عن تحسين مزدوج تقريبًا للمجال الكهربائي في الواجهة بفضل تداخل الحادثة والموجات المنعكسة ، مما يؤدي إلى زيادة الحساسية. وقد يكون هذا التأثير مفيدًا حتى عندما لا تكون حساسية السطح ضرورية.
على سبيل المثال: في توليد مجموع التردد حيث تكون حساسية السطح جوهرية في التقنية ولكن هندسة TIR تظل ملائمة تجريبياً لأن مقاييس الإشارة لأن القوة السادسة للمجالات الكهربائية عند الواجهة. أخيرًا ، تكون تقنيات TIR مفيدة عندما تحظر الاعتبارات التجريبية التحليل الطيفي للإرسال ، على سبيل المثال مع العينات غير الشفافة أو مع أحجام صغيرة من العينات مثل البروتينات.
غالبًا ما يتم التحكم في طول المسير الفعال عن طريق اختيار كمية انعكاسات حزمة TIR.
في مثل هذه الحالات ، لا تكون حساسية السطح مرغوبة – ويمكن أيضًا أن تكون عائقًا إذا كانت منطقة السطح مختلفة بشكل كبير عن الكتلة .
هناك نوعان رئيسيان من طيف TIR: الأشخاص الذين يقيسون امتصاص أشعة الشمس بواسطة العينة ، والأشخاص الذين يقيسون انبعاث أو تشتت ضوء الشمس من العينة. ويشار عادةً إلى المجموعة الأولية على أنها مطياف انعكاس كلي ضعيف (ATR) – لوصف حقيقة أن شدة الضوء المنعكس تقل أو تضعف داخل العينة – وهي الأكثر شيوعًا مع الأشعة تحت الحمراء ، على الرغم من إمكانية استخدام الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء أيضًا .
في المجموعة الثانية ، يكون امتصاص أشعة الشمس ضئيلًا (على الرغم من أنه ليس صفرًا في الواقع ، نظرًا لأن عددًا من الضوء الساقط يتناثر أو يمتص ثم يعاد إرساله حتى تعمل الطريقة) وبالتالي فإن الطيف موجود في الضوء الخارج من العينة في طول موجي خاص. العيّنتان الأكثر شيوعًا من هذا النوع من التحليل الطيفي هما الانعكاس الداخلي الكلي (TIRF) والانعكاس الداخلي الكلي (TIRR RAMAN)
النظرية البصرية والانعكاس الداخلي الكلي
على الرغم من أن تقنيات ATR قد تم تطويرها قبل تشتت الموجة الزائل – ربما بفضل انتشار مطيافية الأشعة تحت الحمراء في كل مكان في التحليل الكيميائي – فإن تقنيات التشتت / الانبعاث أسهل في المعرفة نظرًا لانخفاض الشدة بفضل الامتصاص ، فإن تقنيات ATR تولد مجموعة متنوعة من المصنوعات التجريبية ، ويرجع الفضل في ذلك في المقام الأول إلى استخدامها لمجموعة متنوعة من أطوال موجات الحوادث. لذلك سوف نتجاهل تأثير امتصاص أشعة الشمس في البداية [4]أما عن الزاوية الحرجة :هي زاوية سقوط في وسط أكبر كثافة يقابلها زاوية الإنكسار والتي مقدارها 90 في الأقل كثافة ويخرج الشعاع منطبقا على السطح الفاصل كما ان الانعكاس الكلى :هو ارتداد الأشعة الضوئية عند سقوطها في وسط اكبر كثافة ضوئية بزاوية سقوط أكبر من الزاوية الحرجة في هذا الوسط.
---
