Mirajul - desert

Un fenomen considerat candva miraculos este explicat in mod stiintific. Este vorba despre Fata Morgana, miraj optic produs in special in regiunile desertului.El apare in cazurile in care raza de lumina de la un obiect trece spre ochiul celui ce-o observa prin niste straturi de aer de diferite temperaturi si densitati, aba-tandu-se de la directia initiala, in Sahara se observa anual circa 160 de mii de miraje.Au fost alcatuite harti speciale ale drumurilor de caravane, pe care sunt marcate locurile unde de obicei apar miraje: fantani, oaze, cranguri de palmieri, lanturi de munti.Mirajul poate fi periculos, in cazul in care drumetii se iau dupa iluzia optica si se abat de la drumul corect. Mirajul se observa uneori si sus, pe bolta, nu doar in pustiu, ci si in regiunile polare. La formarea mirajelor contribuie lipsa vantului, ceea ce nu permite ca paturile de jos si de sus ale atmosferei sa se amestece.

Fibra optica:

Lumina este dirijată prin miezul fibrei optice cu ajutorul reflexiei interne totale. Aceasta face fibra să se comporte ca ghid de undă. O fibră optică este un ghid de undă dielectric cilindric ce transmite lumina de-a lungul axei sale, prin procesul de reflexie internă totală. Fibra constă dintr-un miez înconjurat de un strat de substanță (teacă). Pentru a păstra semnalul optic în miez, indicele de refracție al miezului trebuie să fie mai mare decât cel al tecii. Limita dintre miez și teacă poate fi fie abruptă, în fibra cu salt de indice, fie gradat, în fibra cu indice gradatIndicele de refracție. Indicele de refracție este o măsură a vitezei luminii printr-un material. Viteza de deplasare a luminii în vid este de 300 de milioane de metri pe secundă. Indicele de refracție al unui mediu se calculează împărțind viteza luminii în vid la viteza luminii în mediul respectiv. Astfel, un apel telefonic transportat pe fibră optică între Sydney și New York, pe o distanță de 12000 kilometri va avea o întârziere minimă absolută de 60 de milisecunde (o șaisprezecime de secundă) între momentul când un interlocutor vorbește și celălalt aude (desigur, ruta urmată de apel nu va fi cea mai scurtă, și în plus mai apar întârzieri din cauza comutației echipamentului de comunicație și prin procesul de codificare și decodificare a vocii).

Reflexia internă totală

Când lumina trece printr-un mediu dens și întâlnește o limită de demarcație cu unghi abrupt (mai mare decât unghiul critic al suprafeței), lumina va fi reflectată în întregime. Efectul este folosit în fibra optică pentru a păstra lumina în miez. Lumina se deplasează prin fibră reflectându-se de o parte și de alta a limitei cu teaca. Deoarece lumina trebuie să lovească limita de demarcație la un unghi mai mare decât cel critic, doar lumina care intră în fibră într-o anumită gamă de unghiuri poate traversa fibra fără a ieși din ea. Această gamă de unghiuri se numește con de acceptanță al fibrei. Dimensiunile conului de acceptanță depind de diferența de indice de refracție între miez și teacă.În termeni simpli, există un unghi maxim față de axa fibrei sub care lumina poate intra în fibră astfel încât să se propage prin miez. Sinusul acestui unghi maxim este deschiderea numerică a 

fibrei. Fibra cu deschidere numerică mare necesită mai puțină precizie la tăiere și la lucru decât cea cu deschidere mică. Fibra monomodală are deschidere numerică mică.

Împrăștierea luminii

Reflexie speculară

Reflexie difuzăPropagarea luminii prin miezul unei fibre optice se bazează pe reflexia internă totală a undei de lumină. Suprafețele neregulate, chiar și la nivel molecular, pot reflecta razele de lumină în direcții aleatoare. Aceasta se numește reflexie difuză sau împrăștiere, și este caracterizată de regulă de o mare varietate de unghiuri de reflexie

Refracia astronomicaRefracţia atmosferică constă abaterea de la propagarea rectilinie a razelor de lumină la trecerea prin straturile atmosferei cu indici de refracţie diferiţi. Variaţia indicilor de refracţie  se datorează variaţiei densităţii aerului, variaţie ce depinde de altitudine, de temperatură, de presiune şi umiditate. Efectul refracţiei atmosferice constă în curbarea razelor de lumină.

Refracţia astronomică poate determina următoarele fenomene optice: modificarea distanţei zenitale; apariţia şi dispariţia Soarelui la orizont cu decalare de timp; turtirea aparentă a Soarelui şi a Lunii în dreptul orizontului;

licărirea stelelor, adică variaţia clarităţii şi intensităţii luminoase a stelelor în apropierea orizontului,   ca urmare a devierii razelor luminoase la trecerea prin straturile în care se obţin turbulenţe.

Creionul in apa:

Cel mai adesea în viața de zi cu zi se poate observa refracția atunci când privim într-un vas cu apă: obiectele par a fi mai aproape de suprafață decât sunt, iar poziția lor pare a se schimba odată cu unghiul din care sunt privite. Pentru a determina poziția unui obiect creierul uman analizează o pereche de raze de lumină venite de la acel obiect, încercând să afle unde se intersectează. De aceea în imaginile alăturate sunt prezentate perechi de raze care se refractă împreună (deși sub un unghi ușor diferit, din cauza unghiurilor de incidență diferite).