光的全反射
小慧在做光的折射規(guī)律實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn):當(dāng)激光從水中斜射向空氣中時(shí),當(dāng)入射角增大到一定角度時(shí),折射光線會(huì)消失,只剩下反射光線(如圖甲所示)。這到底是什么原因呢?通過(guò)查閱資料,他終于明白了其中的奧妙。
當(dāng)光線從一種介質(zhì)1(如水)射向另一種介質(zhì)2(如空氣)時(shí),本來(lái)應(yīng)該有一部分光進(jìn)入介質(zhì)2,稱為折射光,另一部分光反射回介質(zhì)1,稱為反射光(如圖乙所示)。但當(dāng)介質(zhì)1(如水)的折射率大于介質(zhì)2(如空氣)的折射率,即光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),折射角大于入射角,當(dāng)入射角增大時(shí),折射角也增大,但折射角先增大到90度,此時(shí)折射光消失,只剩下反射光,這種現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象。剛好發(fā)生全反射時(shí)的入射角叫做臨界角。只有入射角大于或等于臨界角時(shí),才會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。
光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)是相對(duì)的。例如,水折射率大于空氣,所以相對(duì)于空氣而言,水就是光密介質(zhì);而玻璃的折射率比水大,所以相對(duì)于玻璃而言,水就是光疏介質(zhì)。介質(zhì)的折射率小越小,光在其中傳播的速度越快。
光纖通信就是利用光的全反射原理。光導(dǎo)纖維在結(jié)構(gòu)上有內(nèi)芯和外套兩種不同介質(zhì),光從內(nèi)芯傳播時(shí)遇到光纖彎曲處,會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象,而保證光線不會(huì)泄漏到光纖外。