seegongsik
高中一~高中二年级 (15-17岁)

全反射与光通信

Total Internal Reflection

角度大则光被困住
20°
👀 用眼睛看
①光从光密介质(折射率大)射向光疏介质
②入射角越大，折射光越贴近界面
③超过临界角时光全部反射 — 全反射
折射与临界角
折射定律(斯涅尔)
n1 sinθ1 = n2 sinθ2
折射率 × 正弦在界面两侧相等
临界角
sinθc = n2n1 (n1 > n2)
使折射角为 90° 的入射角 — 大于它即全反射
全反射条件与光通信
🔦 需两个条件
①光密 → 光疏介质(n₁ > n₂)
②入射角 > 临界角
③光纤芯比包层密，用全反射将光困住传输
直接求一求
例题 1
光从折射率为 2 的介质射向空气(折射率 1)，求临界角。
1
代入 sinθc = n₂/n₁。
sinθc = 12
2
求正弦为 1/2 的角。
θc = 30°
▸ 30°
临界角为 sinθc=n₂/n₁，勿将折射率颠倒。
例题 2
光从折射率为 √2 的介质射向空气，求临界角。
1
sinθc = 1/√2。
2
求正弦为 1/√2 的角。
θc = 45°
▸ 45°
折射率越小，临界角越大(越难全反射)。
总结
核心结论
sinθc = n2n1, 入射角 > θc ⇒ 全反射
密→疏介质超过临界角即全反射 — 光纤原理
2021 修能科学探究(物理Ⅰ)类题改编
光从某介质射向空气，临界角为 30°，该介质的折射率为?
①1.5
②√2
③√3
④2
⑤2.5
▸ ④ 2
1
由 sinθc = 1/n 得 n = 1/sinθc。
n = 1sin30° = 11/2
2
计算。
n = 2
🎯 考试要点
①斯涅尔定律 n₁sinθ₁=n₂sinθ₂
②临界角 sinθc=n₂/n₁ (n₁>n₂)
③全反射需 密→疏 且 入射角>临界角
④折射率越大临界角越小
⑤光纤=芯(密)+包层(疏)
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