全內反射


全內反射 (简体)

與法線的角度越大,光線折射的部份則越少,直至當大於臨界角時,全內反射便會發生(圖中光線的顏色只是作分別之用,並不表示不同顏色光線的光學情況。)

全內反射(又稱全反射)是一種光學現象。當光線經過兩個不同折射率介質時,部份的光線會於介質的界面被折射,其餘的則被反射。但是,當入射角比臨界角大時(光線遠離法線),光線會停止進入另一介面,反之會全部向內面反射。

這只會發生在當光線從光密介質(較高折射率的介質)進入到光疏介質(較低折射率的介質),入射角大於臨界角時。因為沒有折射(折射光線消失)而都是反射,故稱之為全內反射。例如當光線從玻璃進入空氣時會發生,但當光線從空氣進入玻璃則不會。最常見的是沸騰的水中氣泡顯得十分明亮,就是因爲發生了全反射。

目錄

光學描述

臨界角

臨界角是使得全內反射發生的最少的入射角。入射角是從折射界面的法線量度計算的。臨界角(θc)可從以下方程式計算:

\theta_c = \arcsin \left( \frac{n_2}{n_1} \right)

其中n2是較低密度介質折射率,及n1是較高密度介質的折射率。這條方程式是一條斯涅爾定律的簡單應用,當中折射角為90°。 當入射光線是準確的等於臨界角,折射光線會循折射界面的切線進行。以可見光由玻璃進入空氣(或真空)為例,臨界角約為41.5.

受抑內全反射技術

應用

綠海龜和它的全內反射

光導纖維就是利用了這一原理,由於反射時沒有光線的損失,因此信號可以傳輸到極遠的距離,廣泛應用於內視鏡電信上。海市蜃樓亦是由此一原理所生成,光線從較密的介質(冷空氣)進入到較疏的介質(近地面的熱空氣)。

參看







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