请检查这两个条件,顺序进行。
第一个条件是 n₁ > n₂。从玻璃到空气中可以发生完全内反射,但从空气到玻璃中无法发生。第二个条件是一个入射角,相对于法线,大于临界角。
关键角是指光线入射角,使得斯涅定律给出折射角为 90°,即 sinθc = n₂/n₁。 较小的折射指数比 n₂/n₁ 对应着较小的关键角。 仅凭较大的入射角,并不能引起全反射。
正位于临界角度的下方、正上以及上方,存在差异。
在临界角度以下,折射光可以传播到低折射率介质中。 在临界角度,理想的折射光线会沿着边界传播。 在该角度之上,斯涅定律对于传播的折射光线,没有实际角度。
在波的描述中,全内反射仍然可以产生衰减指数的会聚场,该场在低折射率介质的边界附近会衰减。因此,说在另一侧不存在电磁场是不准确的。 这一页及其光线模型,旨在探讨是否会有一个折射光线远离边界。
这种在光纤中是如何使用的?
光纤是通过制造具有比周围包层的更高的折射率的材料来生产的。这使得光可以发生散射。当光以适当的方向进入时,它会满足光纤核心边界上的全反射条件,并继续传播。这可以被描述为一种光以简单光束图来多次反射的路径。
并非所有进入任何方向的光都会被自动捕获。进入的角度、核心和包层的折射率,以及弯曲的程度,都会影响传输。对于极薄的纤维,实际的模式和损耗需要比简单的边界光模型更详细的波学分析。
关键关系与符号
sinθc = n₂/n₁ (n₁ > n₂) · 整体内反射,当入射角 θ_incident > θc
| 符号 | 含义 | 单位 |
|---|---|---|
| n₁ | 入射介质的折射率 | 无单位 |
| n₂ | 其他介质的折射率 | 无单位 |
| θc | 从法线的临界角 | ° 或 rad |
工作实例
当一个球从折射率为 1.5 的玻璃中进入空气时,其临界角是多少?
该角度为 θc = arcsin(1/1.5) ≈ 41.8°。 在 30° 处,存在折射;在 50° 处,存在全内反射。 如果入射介质被反转,即光入射的介质被翻转,那么即使在 50° 处,这种全内反射的条件也不适用。
常见误解
- 当光从空气进入玻璃时,增加入射角不会导致该方向上的全反射。
- 折射角是指,当折射角为 90° 时,对应的入射角。这与反射角无关。
