全反射现象

2005/1/7/16:16    在各种不同的介质中，光的折射率不同。我们把折射率小的介质叫做光疏介质，折射率大的介质叫做光密介质。光疏介质和光密介质是相对的，例如水、水晶和金刚石三种物质相比较，水晶对水来说是光密介质，对金刚石来说是光疏介质。根据折射定律可知，当光线从光密介质进入光疏介质时（例如从水进入空气时），折射角大于入射角。入射角不断增大，折射角也跟着增大。可以预料，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到90°。如果入射角再增大又会出现什么情况呢？我们可以用实验来观察一下这个现象。

　　照图7-24那样，让一束光沿着半圆形玻璃砖的半径射到直边上，可以看到一部分光线从玻璃砖的直边上折射到空气中，一部分光线反射回玻璃砖内（图7-24甲）。逐渐增大光的入射角，将会看到折射光线离法线越来越远，而且越来越弱，反射光线越来越强（图7-24乙）。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线就完全消失，只剩下反射回玻璃中的光线（图7- 24丙）。这种现象叫做全反射。

　　折射角变成90°时的入射角，叫做临界角。当光线从光密介质射到两种介质的界面上时，如果入射角等于或大于临界角，就会发生全反射现象。

　　怎样求出光从折射率为n 的某种介质进入真空或空气时的临界角C呢？由于临界角C是折射角等于90°时的入射角，根据折射定律可得

　　

　　从折射率表中查出物质的折射率，就可以用上式求出光从这种介质射到它跟空气（或真空）的界面上时临界角的大小。用这种方法求出的水的临界角为48.5°，各种玻璃的临界角为30°～42°，金刚石的临界角为24.5°。

　　全反射现象是自然界里常见的现象。例如，水中或玻璃中的气泡，看起来特别明亮，就是由于一部分射到气泡界面上的光发生了全反射的缘故。