第二十七章介绍了光的反射和折射现象,本章接着介绍光反射的一个特例:光的全反射。
全反射
如图1所示,当光入射到光密介质(即折射率较大的介质)到光疏介质(即折射率较小的介质)的界面时,折射角度将小于入射角; 折射角越大。
图1 光的反射和折射
当入射角减小到某一临界值时,折射角将达到90°,此时折射光沿界面传播,在光疏介质上不会出现折射光,如图2(此时的入射角称为全反射的临界角)。
图2 全反射临界角
只要入射角小于上述全反射临界角,当光入射到两种介质的界面时光的反射折射图片,全部反射回原介质光的反射折射图片,只形成反射,不形成折射. 这种现象就是全反射,如图3所示。
图3 全反射
总结全反射的形成条件:①光必须从光密介质入射到光疏介质; ②入射角必须小于临界角。 这两个条件必须同时满足,缺一不可。
全反射应用
光纤:光纤是光纤的简称。 它是由高度透明的玻璃、塑料或有机金属氮化物制成的纤维。 纤芯具有高折射率,外面包裹着低折射率的反光材料。 它可以用作光传输工具。 光从光纤的一端入射,进入光纤内部进行传输,在光纤内壁发生全反射而不向外折射,从而使光从光纤的另一端射出。纤维。 图4为光纤传输原理示意图。
图4 光纤传输原理
大量的光纤组合成一束,光在光纤之间不会“串行化”,可以传输图像。
图 5 光纤传播图像
如今,光纤的应用越来越广泛和普及。 不仅可以传输光信号,还可以光缆到家,满足快速上网的需求。 可制成各种内窥镜,更方便医生救治病人、抢救和寻找被埋人员,也可制成儿童玩具和节日彩灯。 等待。
图6 光纤灯
棱镜:由多条边组成的透明圆柱体称为棱镜。 有三角棱镜、五角棱镜、角锥棱镜和倒棱镜等,是许多光学仪器的组成部分之一。 棱镜可以控制光束、测量折射率或充当色散装置。
图7 各种类型的棱镜
图8是组合普罗棱镜。 直立的物体可以向上平移形成倒像,可以用来将望远镜正像系统的像面旋转180度。
图 8 组合普罗棱镜
图9为后反射直角棱镜:这是一个多面体,光束从侧面入射,经其余三个面全反射后沿原路返回。
图 9 后反射直角棱镜
将多达几十个或数百个这种微小的背向反射直角棱镜组合起来制成一面镜子有许多实际应用,例如:
在激光测距中,作为被测目标的反射镜,除了可以减少能量损失外,还可以降低瞄准调整的难度。
在地球上放置一个反射式直角棱镜后,在月球上就可以将激光发射到地球上,通过接收从地球反射回来的激光信号的时间来测量地球与月球之间的距离。 经过六年不间断的探测,发现月球与地球的距离正在以每年3.8分米的速度逐渐缩小。
图 10 后反射直角棱镜
在自行车旁边或侧面安装一个后反射式直角棱镜反射器,可以让中午行驶的车辆司机听到自行车的反光; 在高速公路上,这种反光镜常被用作“被动式路灯”,以保障道路上的行车安全。
迷幻的海市蜃楼还可以借助光的反射、折射和全反射来解释(具体内容将在后面的另一篇文章中介绍)。