光从一种介质射入另一种介质的时候,一般同时发生反射现象和折射现象。
如果是从光疏介质射入光密介质,折射角小于入射角。
如果从光密介质射入光疏介质,折射角大于入射角。
因此当光从光密介质斜射入到光疏介质时,就有可能在入射角还没有增大到90°以前,折射角就已经达到90°,如下图所示;光源S置于水下,光从水里斜射入空气中,随着入射角增大,折射光线逐渐远离法线,当入射角增大到某一数值A时,折射光线掠过界面,跟界面平行,折射角<r=90°,在继续增大入射角,光线全部反射回水里,不再有光线进入空气中,形成了“全反射”现象。
把折射角=90°的入射角叫“临界角”。
发生全反射的条件是:1.光线从光密介质射入光疏介质;2.入射角>临界角。
全反射示意图
开普勒(Johannes Kepler,1571-1630)在公元1611年于他的著作《Dioptrice》中,发表了全内反射的现象。
全内反射(英语:Total Internal Reflection),又称全反射,是一种光学现象。
当光线经过两个不同折射率的介质时,部分的光线会于介质的界面被折射,其余的则被反射。
但是,当入射角比临界角大时(光线远离法线),光线会停止进入另一界面,反之会全部向内面反射。
这只会发生在当光线从光密介质(较高折射率的介质)进入到光疏介质(较低折射率的介质),入射角大于临界角(critical angle)时。
因为没有折射(折射光线消失)而都是反射,故称之为全内反射。
例如当光线从玻璃进入空气时会发生,但当光线从空气进入玻璃则不会。
最常见的是沸腾的水中气泡显得十分明亮,就是因为发生了全内反射。
换一种说法,内部完全反射,在物理学中,指光线在介质(如水或玻璃)内从周围表面完全反射到介质中。
当入射角大于一定的极限角,即临界角时,就会发生这种现象。
一般来说,当折射率较高的介质中的一束光以大于临界角的入射角接近另一种介质时,在两种透明介质的边界处发生全内反射。
对于水-空气表面,临界角为48.5度。
由于折射率取决于波长,临界角(也就是内部完全反射角)会随着波长和颜色略有变化。
在所有小于临界角的角度上,折射和反射都以不同的比例发生。
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