光的全反射与光导纤维入射角临界角与全反射的条件
全反射问题
全反射问题一、．全反射当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射全反射临界角：（1）光从光密介质射向光疏介质，当折射角变为90°时的入射角叫临界角；（2）光从折射率为n 的介质射向真空时 临界角的计算公式: nA sin 1=产生全反射的条件：（1）光必须从光密介质射向光疏介质；（2）入射角必须等于或大于临界角．二、光导纤维 利用光的全反射，可制成光导纤维。
光从光导纤维一端射入后，在传播过程中经过多次全反射，最终从另一端射出。
由于发生的是全反射，因此传播过程中的能量损耗非常小。
用光导纤维传输信息，既经济又快捷。
029.连云港2007-2008学年度第一学期期末调研考试12、（3）一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束绿光从AC 面的P 点沿平行底面AB 方向射入棱镜后，经AB 面反射，再从BC 面的Q 点射出，且有PQ ∥AB （图中未画光在棱镜内的光路）．如果将一细束蓝光沿同样的路径从P 点射入三棱镜，则从BC 面射出的光线是_ _A ．仍从Q 点射出，出射光线平行于AB B ．仍从Q 点射出，出射光线不平行于ABC ．可能从Q '点射出，出射光线平行于ABD ．可能从Q ''点射出，出射光线平行于AB答：C ；（3分）061.北京西城区2008年5月抽样15．如图所示，一束单色光沿半圆柱形玻璃砖的半径垂直ab 面入射，有光线从ab 面射出。
以O 点为圆心，将玻璃砖缓慢转过θ角时，恰好没有光线从ab 面射出。
则该玻璃砖的折射率为 ( B )A ．21θsinB ．θsin 1C ．θsin 21D ．θsin 21054.08年北京市海淀区一模试卷16．彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的，如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a 、b 为两束频率不同的单色光。
高中物理必选一知识点：第4章 第3节 光的全反射与光纤技术
第三节光的全反射与光纤技术[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念、科学思维理解全反射现象和临界角的概念，知道光疏介质、光密介质和发生全反射的条件物理观念能够解释全反射现象，了解全反射棱镜科学态度与责任掌握光导纤维的工作原理及其重要应用知识点一光的全反射现象1．光的全反射当光从折射率较大的介质(光密介质)射入折射率较小的介质(光疏介质)时，折射角大于入射角且随入射角增大而增大．当入射角达到一定角度，折射角变成90°，继续增大入射角，折射角将大于90°．此时，入射光线全都被反射回折射率较大的介质中，这种现象称为光的全反射．2．临界角在光的全反射现象中，折射角等于90°时的入射角，记作i c且sin i c＝1 n．3．发生光的全反射的两个必要条件(1)光线从光密介质射入光疏介质；(2)入射角等于或大于临界角．知识点二光导纤维的工作原理1．光纤及原理光导纤维简称光纤，它能把光(信号)从一端远距离传输到光纤的另一端，其原理就是利用了光的全反射．2．光纤的构造光纤用的是石英玻璃或塑料拉制成的细丝，光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率大于包层的折射率．知识点三光纤技术的实际应用1．光缆可以用来传送图像，医学上用来检查人体消化道的内窥镜就是利用了这种性质．2．光纤宽带、光纤电话、光纤有线电视等光纤通信网络进入千家万户．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)．(1)光从空气射入水中时可能发生全反射现象．(×)(2)光密介质，是指介质的折射率大，密度不一定大．(√)(3)鱼缸中上升的气泡亮晶晶的，是由于光射到气泡上发生了全反射．(√)(4)光纤一般由折射率小的玻璃内芯和折射率大的外层透明介质组成．(×)2．已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是()A．从水晶射入玻璃B．从水射入二硫化碳C．从玻璃射入水中D．从水射入水晶C[发生全反射的条件之一是光从光密介质射入光疏介质，光密介质折射率较大，故只有C正确．]3．华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是()A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大A[光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A对、B错；频率大的光波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C、D错．]考点1全反射光照到两种介质界面处，发生了如图所示的现象．(1)上面的介质与下面的介质哪个折射率大？(2)全反射发生的条件是什么？提示：(1)下面的介质折射率大．(2)一是光由光密介质射入光疏介质；二是入射角大于等于临界角．(1)光疏介质和光密介质的比较：种类光的传播速度折射率光疏介质大小光密介质小大比较光在其中传播速度的大小或折射率的大小来判断谁是光疏介质或光密介质．2．全反射规律(1)全反射的条件：①光由光密介质射向光疏介质．②入射角大于或等于临界角．(2)全反射遵循的规律：发生全反射时，光全部返回原介质，入射光与反射光遵循光的反射定律，由于不存在折射光线，光的折射定律不再适用．3．不同色光的临界角：不同颜色的光由同一介质射向空气或真空时，频率越高的光的临界角越小，越易发生全反射．【典例1】一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面．在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．[思路点拨] (1)由圆纸片恰好完全挡住圆形发光面的光线可确定临界角．(2)根据sin i c ＝1n 可计算折射率．[解析] 根据全反射定律，圆形发光面边缘发出的光线射到玻璃板上表面时入射角为临界角(如图所示)，设为θ，且sin θ＝1n ．根据几何关系得：sin θ＝L h 2＋L 2，而L ＝R －r ，联立以上各式，解得n ＝1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h R －r 2． [答案] 1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h R －r 2全反射定律的应用技巧(1)首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质，如果是，下一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断，如果不是则直接应用折射定律解题即可．(2)分析光的全反射时，根据临界条件找出临界状态是解决这类题目的关键．(3)当发生全反射时，仍遵循光的反射定律和光路可逆性．(4)认真规范作出光路图，是正确求解这类题目的重要保证．[跟进训练] 训练角度1 全反射现象的理解 1．(多选)一束光从某介质进入真空，方向如图所示，则下列判断中正确的是( )A ．该介质的折射率是33B ．该介质的折射率是3C ．该介质相对真空发生全反射的临界角小于45 °D ．光线按如图所示的方向入射，无论怎样改变入射方向都不可能发生全反射现象BC [上面是介质，下面是真空，入射角i ＝30°，折射角r ＝60°，则折射率n ＝sin r sin i ＝sin 60°sin 30°＝3，故选项A 错误，B 正确；sin i c ＝1n ＝33＜22，则C ＜45°，故选项C 正确；光线按如图所示的方向入射，当入射角大于临界角时，就会发生全反射现象，故选项D 错误．]训练角度2 全反射与折射定律的综合2．如图所示，半圆形透明介质的横截面，其半径为R ．一束光从半圆形透明介质的左边缘以入射角60°射入透明介质，光束在半圆形透明介质的弧形面发生两次反射后刚好从半圆形透明介质的另一边缘射出．已知光在真空中传播的速度为c ．求：(1)半圆形透明介质的折射率；(2)光线在半圆形透明介质中传播的时间；(3)半圆形透明介质的全反射临界角．[解析] (1)由图中几何关系可知，光束折射角r ＝30°，由折射定律，玻璃砖的折射率n ＝sin i sin r ＝3． (2)光线在半圆形透明介质中传播的速度v ＝c n ＝c 3， 光线在半圆形透明介质中传播的距离L ＝3R ，光线在半圆形透明介质中传播的时间t ＝L v ＝33R c ．(3)由sin i c ＝1n ，得i c ＝arcsin 33． [答案] (1)3 (2)33R c (3)arcsin 33考点2 光导纤维的应用如图所示是光导纤维的结构示意图，其内芯和外套由两种光学性能不同的介质构成，内芯对光的折射率要比外套对光的折射率高．请问：在制作光导纤维时，选用的材料为什么要求内芯对光的折射率要比外套对光的折射率高？提示：光只有满足从光密介质射入光疏介质，才会发生全反射．而光导纤维要传播加载了信息的光，需要所有光在内芯中经过若干次反射后，全部到达目的地，所以需要发生全反射，故内芯对光的折射率必须要比外套对光的折射率高．1．构造及传播原理(1)构造：光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，直径只有1～100 μm ，如图所示，它是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率．(2)传播原理：光由一端进入，在两层的界面上经过多次全反射，从另一端射出，光导纤维可以远距离传播光，光信号又可以转换成电信号，进而变为声音、图像．2．光导纤维的折射率设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射，如图所示，则有：sin i c＝1n，n＝sin θ1sin θ2，i c＋θ2＝90°，由以上各式可得：sin θ1＝n2－1．由图可知：当θ1增大时，θ2增大，而从纤维射向空气中光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝i c，则所有进入纤维中的光线都能发生全反射，即解得n＝2，以上是光从纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比2大些．【典例2】如图所示，一根长为l＝5.0 m的光导纤维用折射率n＝2的材料制成．一束激光由其左端的中心点以45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出来，求：(1)该激光在光导纤维中的速度v是多大．(2)该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少．[思路点拨](1)由光导纤维的折射率可计算临界角．(2)光在光导纤维侧面上发生全反射现象，计算出光的总路程，根据光速可求出传播时间．[解析](1)由n＝cv可得v≈2.1×108 m/s．(2)由n＝sin θ1sin θ2可得光线从左端面射入后的折射角为30°，射到侧面时的入射角为60°，大于临界角45°，因此发生全反射．同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线到达右端面．由几何关系可以求出光线在光导纤维中通过的总路程s ＝2l 3，因此该激光在光导纤维中传输所经历的时间t ＝s v ≈2.7×10－8s ． [答案] (1)2.1×108 m/s (2)2.7×10－8s光导纤维问题的解题关键第一步：抓关键点．关键点获取信息 光导纤维工作原理：全反射 光束不会侧漏 光束在侧壁发生全反射第二步：找突破口．“从一个端面射入，从另一个端面射出”，根据这句话画出入射、折射及全反射的光路图，根据全反射的知识求解问题．[跟进训练]3．光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以为客户提供大容量、高速度、高质量的通信服务，为了研究问题方便，我们将光导纤维简化为一根长直玻璃管，如图所示．设此玻璃管长为L ，折射率为n ．已知从玻璃管左端面射入玻璃内的光线在玻璃管的侧面上恰好能发生全反射，最后从玻璃管的右端面射出．设光在真空中的传播速度为c ，则光通过此段玻璃管所需的时间为( )A ．n 2L cB ．n 2L c 2C ．nL cD ．nL c2 A [用C 表示临界角，则有sin C ＝1n ，则光在玻璃管中的传播速度为v ＝c n ．光在沿玻璃管轴线的方向上做匀速传播．所用时间为t ＝L v cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2－C ＝L v sin C ＝n2Lc．故A正确．]1．物理观念：全反射现象、临界角．2．科学思维：全反射规律．3．科学态度与责任：光纤通信．1．(多选)下列事例哪些应用了光的全反射现象()A．海市蜃楼B．用三棱镜观察太阳光谱C．某些光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路90°D．水中的鱼看起来比实际的要浅AC[海市蜃楼和光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路90°是利用了光的全反射现象，故A、C项正确；用三棱镜观察太阳光谱和水中的鱼看起来比实际的要浅，都是光的折射现象，故B、D项错误．]2．(多选)下列说法中正确的是()A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大D．光疏介质和光密介质相对于折射率来确定，与密度无关BD[光在各种介质中的传播速度和介质相对真空的折射率都是不同的．两种介质相比较光在其中传播速度大，而折射率小的介质叫光疏介质；光在其中传播速度小，而折射率大的介质叫光密介质．光疏介质和光密介质与密度无关，A、C错误，B、D正确．]3．(多选)光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是()A．光纤通信利用光作为载体来传递信息B．光导纤维传递光信号是利用光沿直线传播的原理C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝AD[光纤是利用光的全反射现象而实现光作为载体的信息传递，光纤是内芯折射率大于外层表皮折射率的很细的玻璃丝．故A、D正确，B、C错误．] 4．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则()A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大D[小球发出的光先从水中传播，然后再射入空气中，故我们从侧面就可以看到小球，选项A错误；由于光从水中射入空气中，故当入射角大于临界角时，光会发生全反射，故球所发的光不是从水面任何区域都能够射出的，选项B错误；光从水中进入空气后频率不变，由于折射率变小，故光的传播速度变大，选项C错误，D正确．]5．如图所示，AB为光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，求光导纤维所用材料的折射率n．[解析]设介质的折射率为n，则有sin α＝sin C＝1n，①11/11 n ＝c v ，② t ＝ssin αv ＝s v sin α， ③ 由以上三式解得t ＝s c n ·1n＝sn 2c ，所以n ＝ct s ． [答案] cts。
全反射
全反射求助编辑百科名片全反射：光由光密（即光在此介质中的折射率大的）媒质射到光疏（即光在此介质中折射率小的）媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象。
英文名称: total internal reflection(TIR)光由光密媒质进入光疏媒质时，要离开法线折射，如图4－5所示。
当入射角θ增加到某种情形（图中的e射线）时，折射线延表面进行，即折射角为90°，该入射角θc称为临界角。
若入射角大于临界角，则无折射，全部光线均反回光密媒质（如图f、g射线），此现象称为全反射。
当光线由光疏媒质射到光密媒质时，因为光线靠近法线而折射，故这时不会发生全反射。
编辑本段原理公式为n=sin90`/sinc=1/sinc sinc=1/n (c为临界角）当光射到两种介质界面，只产生反射而不产生折射的现象．当光由光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角．当入射角增大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在光疏介质中将不出现折射光线，只要入射角大于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是全反射．所以产生全反射的条件是：①光必须由光密介质射向光疏介质．②入射角必须大于临界角(C)．所谓光密介质和光疏介质是相对的,两物质相比,折射率较小的,就为光疏介质,折射率较大的,就为光密介质。
例如，水折射率大于空气，所以相对于空气而言，水就是光密介质，而玻璃的折射率比水大，所以相对于玻璃而言，水就是光疏介质。
临界角是折射角为90度时对应的入射角（只有光线从光密介质进入光疏介质且入射角大于临界角时，才会发生全反射）编辑本段应用全反射的应用：光导纤维是全反射现象的重要应用。
蜃景的出现，是光在空气中全反射形成的。
全反射是一种特殊的折射现象，当光线从一种介质1射向另一种介质2时，本来应该有一部分光进入介质2，称为折射光，另一部分光反射回介质1，称为反射光。
但当介质1的折射率大于介质2的折射率，既光从光密介质射向光疏介质时，折射角是大于入射角的，所以当增大入射角，折射角也增大，但折射角先增大到90度，此时（入射角叫临界角）折射光消失，只剩下反射光，称为全反射现象。
第三节、认识全反射现象
3、光导纤维和海市 蜃楼等物理现象
思考与研讨（1）
①如下图中的S是一个水下的单色点光源，想一 想，在水面上你看到 了什么？为什么？
②请定性画出图 中各光线的折射光线 和反射光线。
③若水的折射率n＝1.33，光源距水面的距离为 1m。求出水面上能看到点光源S的面积。
解：由临界角公式sinc=1/n和水的折射率 n=1.33，可求得临界角C：
折射定律可得：
sin 90 1 n sin C sin C
因而 ：
sin C 1 n
说明：介质的折射率越大，那发生全反射的临界角越小
三、发生全反射的条件
① 光从光密介质进入光疏介质；
② 入射角大于临界角C．
训练1、光在某种介质中的传播速度为1.5×108m/s，
若要使光在此介质射向真空时发生全反射，则入射角
五、生活中的全反射现象
请同学说出身边有哪些现象与全反射现象有关。 （如：自行车尾灯、全反射棱镜、研磨好的金刚石 晶莹闪烁、海面及沙漠上的海市蜃楼现象等 ）
海市蜃楼
中央电视台记者 2001年9月12日在奔赴 中国西部长江源头采访 途中拍下了难得一见的 “海市蜃楼”。当记者 沿着青藏公路经过海拔 2675米的万长盐桥时， 突然看到远处的戈壁上， 有沙丘飘浮在天空中， 在阳光和浮云的作用下， 沙丘不断变幻着颜色， 沙丘的周围是“波光粼 粼的湖水”，水面映出 清晰的倒影。
光导纤维
把光导纤维聚集成 束，使其两端纤维排 列的相对位置相同， 图像就可以从一段传 到另一端了．
光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜， 用来检查人体内脏的内部。
内窥镜的结构
光导纤维 在医学上的 应用
光导纤维的用途很大，通过它可以实现光纤通 信，如：传输声音，图象和各种数字信号等。
鲁科版高中物理 选择性必修第一册 第4章 第3节 光的全反射 第4节 光导纤维及其应用学案(含练习)
第3节 光的全反射 第4节 光导纤维及其应用
核心素养
物理观念
科学探究
科学思维
科学态度与责任
1.知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。
2.理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象。
3.了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用。
4.知道全反射棱镜的原理。
探究发生全反射的条件。
将自然现象转化为物理模型，利用光路图等知识解决全反射问题。
通过光纤技术的应用，体会物理技术应用对人类生活与社会发展的影响。
知识点一 全反射及其产生条件
[观图助学]
如图所示，你知道在玻璃砖的下表面为什么没有出现入射到空气中的折射光线吗？钻石为什么看起来特别亮？
1.全反射：光从某种介质入射到空气中时，折射角大于入射角，入射角逐渐增大，反射光变强，折射光变弱，当入射角增大到一定程度时，折射光完全消失，全部光都被反射回原介质内。
这种现象称为全反射现象，简称全反射。
2.临界角：刚好发生全反射(即折射角等于90°)时的入射角。
公式：sin C ＝1
n 。
3.光疏介质和光密介质：对两种不同的介质，折射率较小的介质叫作光疏介质，。
光的全反射
光的全反射2010级4班谭建 222010315210236任务分析一、内容分析光亮的铁球在阳光下很刺眼，将光亮铁球加在试管上夹上，放在点燃的蜡烛上熏黑，然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，这时放在清水中的铁球变得比在阳光下更加光亮，这种现象就叫做全反射现象．1．全反射现象：概念：光传播到两种介质的表面时，通常要同时发生反射和折射现象，若满足了某种条件，光线不再发生折射现象，而要全部返回原介质中传播的现象叫全反射现象．(如图19—18)2．发生全反射的条件：(1)光从光密介质入射到光疏介质①对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，亦即绝对折射率较大的介质，叫光密介质；而光在其中传播速度较大的介质，亦即绝对折射率较小的介质叫光疏介质．②光密介质和光疏介质是相对的．(2)入射角等于或者大于临界角临界角C：恰好发生全反射时入射角的大小．此时折射角等于90°．3．对于全反射的理解：(1)在前面的演示实验中，被蜡烛熏黑的铁球外表附着一层未燃烧完全的碳烛混合物，对于水来说是不浸润的，当该球从空气进入水中时其外表附着一层很薄的空气薄膜，当有光线透过水照射到水和空气界面时，会发生全反射现象，故看起来较光亮．(2)自行车的尾灯，也是利用光的全反射的原理来制成的．所以建议大家利用平时观察到的物理现象，用科学知识来解释它的原理，从而更有利于巩固物理知识．4．光导纤维：光导纤维可以传递光信号、图像信号．原理：光的全反射；二、、课标分析光的折射与全反射问题是近年来命题频率最高的的知识点，在新课标教材中，此部分内容属于选考系列，在今后的高考中出题的可能性很大，并且试题的灵活性有所加强三、教材分析《光的全反射》是新课程高中物理司南版选修3-4第四章第2节的内容，这一节是学生在学习了光的反射(初中)、光的折射(高中)之后编写的，是反射和折射的交汇点。
全反射现象的研究，既是对反射和折射知识的巩固与深化，又为下面“棱镜”、“光的本性”的学习作了铺垫。
临界角和全反射的关系
临界角和全反射的关系嘿，大家好，今天咱们来聊聊“临界角”和“全反射”这两个看似高大上的概念。
其实说白了，它们就是光线在两种不同媒介之间“跳舞”时的一些小“规矩”罢了。
你们要是见过光线在水面上或玻璃上“闪现”的那一刹那，就能知道它们到底有多神奇。
这就好像是光在做一种“偷偷摸摸”的游戏，时而穿越，时而躲避。
让我们一起看看光线是怎么“耍花招”的。
咱们得说说什么叫临界角。
听起来好像高大上，但其实就是光线在不同介质间传播时，和界面之间形成的一个“特殊角度”。
要是你光线的入射角超过了这个角度，结果就不是穿过去，而是“反弹”回来，这时候光线就开始玩“全反射”了。
比如说，如果你在水里看上去是清清楚楚的，但你往上看水面时，会发现光线会出现一些奇怪的现象，就像被墙给挡住了似的。
其实就是临界角的魔力让光线没法穿透，反而全都被反射回去了。
临界角怎么决定的呢？嘿，别急，咱们先想象一个情况：如果你站在两个不同的池塘旁边，一个是水，一个是空气。
你从水里向上看，光线会在水和空气的交界面发生弯曲。
这个弯曲度由两者的折射率决定。
水的折射率比较高，空气的折射率较低。
当光线从水中射向空气时，它想穿过去，但却不那么容易。
如果入射角度够大，它就不走了，反而发生全反射，照样会回到水里。
这个入射角，正是临界角。
你可能会想，嘿，这和我生活中有啥关系？其实它可真是无处不在。
拿咱们常见的光纤通信来说。
光纤就是靠的全反射把光信号从一个地方传输到另一个地方。
如果没有全反射，光就会“漏”出去，信号也就断了，传输效果就差得很。
是不是觉得很神奇？这些光信号在光纤里就像小鱼儿一样，一直在里面跑来跑去，就是在临界角的帮助下不跑出去的。
不过，临界角和全反射之间的关系可不仅仅是这么简单。
你看，光的折射率越大，临界角就越小。
意思就是说，如果你把光线从一个折射率更大的物质射到折射率小的物质里，它就更容易发生全反射。
你可以把它理解成，像有些人走到大街上特别“胆大”，觉得不管怎么看，自己都能通过。
光的全反射与光导纤维
光的全反射与光导纤维光的全反射是一种在光线从一种介质传播至另一种介质时产生的现象。
当光线从光密介质传播至光疏介质时，若入射角小于临界角，光线会完全反射回光密介质，而不会发生折射现象。
这种现象对于光导纤维的工作原理至关重要。
光导纤维是一种能够将光信号传输的特殊纤维结构。
它由一个光密的内核和一个光疏的包层组成，内核负责光信号的传输，而包层则起到保护和维持传输的作用。
光的全反射是光导纤维能够实现高效传输的基础。
当光线进入光导纤维时，如果入射角小于光的临界角，光线将会发生全反射。
这意味着光线会在内核与包层的交界面上多次发生反射，沿着纤维的长度方向传播。
由于反射的光线始终留在光密的内核中，不会通过包层逸出，因此光信号得以保持在光导纤维中进行传输。
光导纤维的核心作用是将光信号从一端传输到另一端。
在光信号传输的过程中，光线会一直沿着光导纤维的轴向传播，并在内核与包层的交界面上持续地发生全反射。
这种传输方式使得光信号能够在纤维中低损耗地传输，保持较高的信号质量。
光导纤维的应用非常广泛。
在通信领域，光导纤维被广泛用于长距离的光纤通信系统中，能够实现高速、大容量的数据传输。
光导纤维还被应用于医疗领域，用于光学显微镜和光学成像等领域。
此外，光导纤维还被应用于传感技术中，用于测量温度、压力、应变等参数。
尽管光的全反射和光导纤维的原理相对复杂，但是它们在光学通信和光学传感等领域起到了重要的作用。
通过光的全反射，光信号得以在光导纤维中高效传输，为人类带来了更加便捷和快速的通信方式。
同时，光导纤维的应用领域还在不断扩展，未来有望为更多的领域带来创新和进步。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光的全反射与光导纤维入射角临界角与全反
射的条件
光的全反射现象是指当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于
一定的临界角时，光不再从界面透射到光疏介质中，而是完全反射回
光密介质中。
光导纤维正是利用了光的全反射特性来传输光信号。
本
文将探讨光的全反射与光导纤维入射角临界角及全反射的条件。
一、光的全反射现象
光的全反射是基于光从一种介质射向另一种介质时发生折射的原理。
入射角（光束与法线的夹角）越大，折射角（光束在第二种介质中与
法线的夹角）越小。
当入射角大于一定的临界角时，折射角为90度，
光不再折射，而是完全反射回原介质中，形成全反射现象。
二、光导纤维的原理
光导纤维是一种能够将光信号传输的特殊纤维结构。
它由一个光导
芯和光导层组成。
光导芯是一根直径非常细小的纤维，其折射率高于
外层材料，从而使光能够在其中传输。
光导层则环绕在光导芯的外部，其折射率低于光导芯。
当光从一段光导纤维的一端射入时，如果入射角小于临界角，光会
在光导芯和光导层的界面上发生折射，并沿着光导芯传播。
因为光导
芯的折射率高，折射角小于90度，不会出现全反射现象。
光信号会沿
着光导纤维的长度传输到另一端。
三、光导纤维入射角临界角
对于光导纤维来说，入射角的临界角是非常重要的。
如果入射角超过临界角，光将无法在光导纤维中传输，导致信号的丢失。
光导纤维的入射角临界角取决于两种介质的折射率。
设第一种介质的折射率为n1，第二种介质的折射率为n2，则入射角临界角可通过下式计算：
临界角 = arcsin(n2/n1)
四、全反射的条件
光的全反射发生的条件是入射角大于临界角。
当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，光将完全反射回光密介质中。
可以通过改变两种介质的折射率来控制全反射的发生。
如果光密介质的折射率大于光疏介质，则入射角临界角较大，容易满足全反射的条件；相反，如果光密介质的折射率小于光疏介质，则入射角临界角较小，需要更大的入射角才能发生全反射。
五、总结
光的全反射是一种重要的光学现象，光导纤维的原理正是基于光的全反射特性。
掌握光的全反射与光导纤维入射角临界角及全反射的条件对于理解光的传输和应用具有重要意义。
在实际应用中，通过调节介质的折射率和入射角，可以实现光信号的高效传输和利用。
了解光的全反射现象和光导纤维的工作原理有助于我们更好地理解光学领域的相关应用。