全反射

簡介

英文名稱: total internal reflection(TIR)

光由光密介質進入光疏介質時，要離開法線折射，如圖所示。當入射角θ增加到某種情形（圖中e射線）時，折射線延表面進行，即折射角為90°，該入射角θ稱為臨界角。若入射角大於臨界角，則無折射，全部光線均返回光密介質（如圖f、g射線），此現象稱為全反射。當光線由光疏介質射到光密介質時，因為光線靠近法線而折射，故這時不會發生全反射。

原理

從光密介質進入光疏介質時入射角增大到某臨界角時，會產生全反射。

臨界角公式為

（n2為圖1中n',n1為圖1中n）。

（C為臨界角）當光射到兩種介質界面，只產生反射而不產生折射的現象．當光由光密介質射向光疏介質時，折射角將大於入射角。當入射角增大到某一數值時，折射角將達到90°，這時在光疏介質中將不出現折射光線，只要入射角大於或等於上述數值時，均不再存在折射現象，這就是全反射．所以產生全反射的條件是：①光必須由光密介質射向光疏介質；②入射角必須大於或等於臨界角(C)。

所謂光密介質和光疏介質是相對的。兩物質相比，折射率較小的，光速在其中較快的，就為光疏介質；折射率較大的，光速在其中較慢的，就為光密介質。例如，水折射率大於空氣，所以相對於空氣而言，水就是光密介質；而玻璃的折射率比水大，所以相對於玻璃而言，水就是光疏介質。

臨界角是折射角為90度時對應的入射角（只有光線從光密介質進入光疏介質且入射角大於或等於臨界角時，才會發生全反射。）

套用

光導纖維(光纖)

全反射的套用：光導纖維是全反射現象的重要套用。蜃景的出現，是光在空氣中全反射形成的。

全反射是一種特殊的折射現象，當光線從一種介質1射向另一種介質2時，本來應該有一部分光進入介質2，稱為折射光，另一部分光反射回介質1，稱為反射光。但當介質1的折射率大於介質2的折射率，即光從光密介質射向光疏介質時，折射角是大於入射角的，所以當增大入射角，折射角也增大，但折射角先增大到90度，此時（入射角叫臨界角）折射光消失，只剩下反射光，稱為全反射現象。

光纖通信利用的就是全反射的道理。光纖在結構上有中心和外皮兩種不同介質，光從中心傳播時遇到光纖彎曲處，會發生全反射現象，而保證光線不會泄漏到光纖外。光在均勻透明的，即使是彎曲的玻璃棒的光滑內壁上，藉助於接連不斷地全反射，可以從一端傳導到另一端，如圖2a所示。當棒的截面直徑很小，甚至到數微米數量級，傳導的效果也不變，這種導光的細玻璃絲稱為光學纖維。光在纖維中的傳導有專門的波導理論來論述，但是也不妨用光的全反射來作一般的解釋。