高中物理选择性必修一·光的全反射

Question

如题所述

Answer 1

1. 光的全反射原理</

当光从光密介质（折射率 n 大于1）向光疏介质（折射率 n' 小于1）传输，当入射角达到临界角 C（n * sin(C) = 1）时，折射光线消失，只剩下反射光线的现象，这就是全反射的本质。全反射并非折射的完全消失，而是折射角等于90°，折射光线概率为零。

1.2 临界角的奥秘</

临界角的出现源于折射率差异。折射率越大的介质，临界角越小。例如，当光从折射率 n = (2/3)√3 的介质射向空气，临界角 C = 60°。记住，这个定律意味着当光线从光密到光疏，角度一旦超过临界角，折射就不再发生，反射成为主导。

1.3 常见临界角与光的路径</

常见折射率与临界角如 n = √2 对应 C = 45°，n = 2/√3 对应 C = 42°，等等。

临界角并非随意设定，而是折射率与入射角度之间的一个转折点。光从光密介质入射，折射角逐渐增大，当折射角达到90°时，入射角便达到了临界值，折射光线不再出现，这是光在特定条件下选择反射而非折射的关键。

1.4 全反射的条件</

要发生全反射，必须满足两个条件：① 光源从光密介质入射；② 入射角大于或等于临界角。

2. 光路图绘制步骤</

首先，检查入射条件是否满足全反射，即介质类型和入射角是否符合条件。
其次，若满足条件，利用折射定律计算折射角。
最后，画出清晰的反射和可能存在的折射光线，记住，反射光线始终存在，而折射光线在临界角以上不再出现。

3. 实际应用示例</

想象水面下的光源由于全反射，只有一部分区域可见。水的折射率 n 已知，我们可以通过计算来确定水面亮区的半径和面积。通过折射定律、几何关系以及光线传播的条件，我们可以联立方程求解出具体数值。