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光纖傳光原理現(xiàn)象與思考光的全反射光導纖維的應用現(xiàn)象與思考

大家都知道，在同一種均勻介質中，光是沿直線傳播的。可是，在彎彎曲曲的光導纖維里，光照樣可以傳播，而且可以一直傳到幾萬千米以外的大洋彼岸。那么這其中的奧妙又是什么呢？圖11.2-1玩具光纖滿天星

要想解開這個奧妙，就得從光的全反射說起。一、光的全反射1.生活中的全反射現(xiàn)象

如圖11.2-2圖11.2-2a陽光下草

葉上的露珠圖11.2-2b玻璃中的氣泡2.全反射動畫演示讓一束光沿著半圓玻璃磚從玻璃射向空氣。全反射演示實驗（動畫）3.

實驗現(xiàn)象⑶當入射角增大到某一角度時，折射角等90°。

讓一束光沿著半圓玻璃磚從玻璃射向空氣。⑴剛開始可以同時看到反射光線和折射光線，這兩條光線都比入射光線要弱。⑵增大入射角時，折射角也隨之增大，并且折射光線越來越弱，反射光線越來越強。⑷再增大入射角，折射光線消失，只剩下反射光線，光線全部反射回到玻璃中，此時反射光線幾乎與入

射光線一樣亮。4.

全反射的概念及發(fā)生條件⑴概念入射光全部被反射回原介質的現(xiàn)象稱為光的全反射，對應于90°折射角的入射角稱為臨界角。⑵發(fā)生全反射的條件①光從光密介質射向光疏介質；②入射角大于臨界角。⑶計算臨界角的公式①推導過程由折射定律可以計算臨界角：（計算臨界角的公式）所以

②光從某種介質射入真空（或空氣）時，臨界角的計算公式因為,n2=1③利用可以處理兩類問題知道折射率

n,求對真空（或空氣）的臨界角；知道對真空（或空氣）的臨界角,求折射率

n。物質

臨界角金剛石

24.2°二硫化碳38.1°玻璃

30~42°

物質

臨界角酒精

47.3°甘油

42.9°水

48.6°幾種介質對真空（或空氣）的臨界角例題1

某種玻璃的折射率n1=1.52,水的折射率n2=1.33,光線如何射入，可在界面發(fā)生全反射？臨界角φ多大？

解：因為玻璃相對水是光密介質，所以只有當光從玻璃射向水里時才能發(fā)生全反射，且臨界角φ

=61°3′

例題

2

在水中的魚看來，水面上的所有景物，都出現(xiàn)在頂角大約為

97°的倒立圓錐內，這是什么原因？它與魚在水中的深度有關嗎？48.5°48.5°97°圖11.2-3魚在水中

解：水相對空氣光密介質，光線由水射向空氣時可能發(fā)生全反射，其臨界角可由,可得由圖11.2-3可知：這與魚在水中的深度無關。

用全反射棱鏡制造潛望鏡；利用光在光導纖維中的全反射，可以制造燈具、醫(yī)療設備和實現(xiàn)通信等。5.全反射的應用(圖11.2-4）圖11.2-4

全反射應用二、光導纖維1.認識光導纖維

光導纖維簡稱光纖，它是利用全反射原理（圖11.2-5）使光沿著彎曲途徑傳播的光學元件。它由內芯和包層組成。包層的折射率比纖芯折射率小，光線就在內芯和外套的界面上發(fā)生全反射，光線就可以從光纖的一端傳至另一端。圖11.2-5光導纖維反射原理2.光導纖維的應用

光導纖維在通信、醫(yī)學、國防等方面得到廣泛的應用，視頻11.2-1。我們利用光導纖維傳遞各種信息、圖像，在醫(yī)學上利用光纖制成各種內窺鏡。

光纖不僅在通信技術方面取得了顯著成績，未來在傳送電能方面也有獨特的優(yōu)點，可降低造價且安全可靠，節(jié)約有色金屬，延長使用周期。該課題雖處于研究階段，但關鍵難已有突破。光導纖維的應用視頻11.2-1練習

1.光什么是全反射現(xiàn)象，什么是臨界角？發(fā)生全反射的條件是什么？

答：入射光全部被反射回原介質的現(xiàn)象稱為光的全反射，對應于90°折射角的入射角φ

稱為臨界角。發(fā)生全反射的條件是：光從光密介質射向光疏介質；入射角大于臨界角。

2.