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光的全反射的条件

光的全反射是一种重要的光学现象,发生全反射需要满足两个条件:

光从光密介质射入光疏介质

光密介质和光疏介质是相对而言的。两种介质相比,折射率较大的介质称为光密介质,折射率较小的介质称为光疏介质。例如,水的折射率约为1.33 ,空气的折射率约为1.0003,所以水相对于空气就是光密介质,当光从水射向空气时,就满足全反射的第一个条件。

 

入射角大于或等于临界角

临界角是指光从某种介质射向真空(或空气)时的特定入射角,当入射角等于这个角度时,折射角恰好为90°。临界角 CC 的计算公式为 sinC=n2n1sinC=\frac{n_{2}}{n_{1}}n1n_{1} 表示光密介质的折射率,n2n_{2} 表示光疏介质的折射率 )。

当光从光密介质射入光疏介质时,如果入射角逐渐增大,折射角也会随之增大,且折射光线强度逐渐减弱,反射光线强度逐渐增强。当入射角增大到等于临界角时,折射光线沿界面传播(折射角为90°);当入射角大于临界角时,就不再有折射光线,全部光线都被反射回光密介质,从而发生全反射现象。

 

比如,光从玻璃(折射率约1.5)射向空气时,根据公式 sinC=11.50.67sinC = \frac{1}{1.5}\approx0.67,可算出临界角 C42C\approx42^{\circ} ,当入射角大于或等于 4242^{\circ} 时,就会发生全反射。