关于全反射介绍

[拼音]：quanfanshe

[外文]：total reflection

光从光密媒质射到光疏媒质的界面时，全部被反射回原媒质的现象。光从光密媒质n向光疏媒质n′（即n>n′）折射时，折射角i′总大于入射角i；与i′＝90°相对应的入射角ic称临界角，入射角大于临界角ic的光线不能进入分界面的另一侧而发生全反射(图1)。其他波（如声波、X 射线）也会发生全反射。

全反射的应用很广，如传导光束等。

（1）传导光束。光在均匀透明的，即使是弯曲的玻璃棒的光滑内壁上，借助于接连不断地全反射，可以从一端传导到另一端，如图2a所示。当棒的截面直径很小，甚至到数微米数量级，传导的效果也不变，这种导光的细玻璃丝称光学纤维。光在纤维中的传导有专门的波导理论来论述，但是也不妨用光的全反射来作一般的解释。

设想图2b所示为一根放大了的光学纤维的一段断面，它的内芯的折射率为ng，外皮层的折射率为nb，并且nb<ng。入射光线从折射率为nα的媒质射到A点，进入玻璃芯后直射到芯与外皮层的分界面上。由于ng>nb，所以当在分界面上的入射角大于时就产生全反射，也就是只要光线在A端的入射角不大于

光线在玻璃芯内就能连续不断地产生全反射，从而由纤维的A端传导到另一端。人们通常称nαsinic为光学纤维的数值孔径。

如果玻璃纤维弯曲得很厉害，以致于某些光线在弯曲处在芯与外皮层的分界面上的入射角小于临界角，则相应的光线会透过分界面，由外皮层漏掉。不过，只要弯曲的曲率半径比纤维的截面半径大10倍以上，则所述的漏光并不严重。所以，一般弯曲的光学纤维，只要它的玻璃芯的透明度高、均匀，并且芯与外皮层之间的分界面光滑，就是一根好的光导管。数以万计的光学纤维构成的光学纤维束不仅能传导光能，也能将图像从一端传到另一端。仅限于传光能的纤维束称传光束，同时能传图像的纤维束称传像束，两者之不同处，就在于后者要求纤维束中的光学纤维在两端面上的位置须有严格的几何相似关系。

光学纤维束现在已成为一种新的光学基本元件，在光通信、光学窥视及光学特殊照明等方面有很重要的应用；也是某些新型光学系统和某些特殊激光器的组成部分。

（2）改变光的方向。在许多光学仪器和光学技术装置中，经常用光在棱镜中的全反射来改变光的进行方向（见反射元件）。

（3）测量折射率。利用全反射构成测媒质折射率的折射计（见折射率测量）。