問題1：什么是全反射？答：如圖所示，在上一節(jié)課的學習中，我們已經知道當光從一種介質進入另一種介質時，傳播方向會發(fā)生變化：在兩個介質的交界面上會發(fā)生反射現(xiàn)象，進入另一種介質后會發(fā)生折射現(xiàn)象。而光的全反射現(xiàn)象，顧名思義，就是光在傳播過程中只發(fā)生反射現(xiàn)象，不發(fā)生折射的現(xiàn)象，如圖所示。第一個發(fā)現(xiàn)光的全反射現(xiàn)象的物理學家是開普勒（你沒看錯，就是發(fā)現(xiàn)行星運動三定律的那個開普勒）。他在1611年試圖通過一些實驗探究光的折射規(guī)律時沒有得到正確的折射定律（斯涅耳發(fā)現(xiàn)于1621年）卻發(fā)現(xiàn)了光的全反射現(xiàn)象。問題2:在什么條件下，光會發(fā)生全反射？答：利用實驗可以探究光發(fā)生全反射的條件。如動圖所示的大量實驗發(fā)現(xiàn)：當光從折射率較大的介質射入折射率較小的介質，入射角超過某一角度時，折射光線完全消失，只剩下反射光線，此時發(fā)生的現(xiàn)象就是全反射。物理學中把折射率較大的介質稱為光密介質，折射率較小的介質稱為光疏介質。顯然，密和疏是一個相對的概念，觀察下面的表格可知：水相對于空氣是光密介質，但相對于玻璃則是光疏介質。物理學中把發(fā)生全反射現(xiàn)象時的最小入射角稱做臨界角，用符號C表示。因此發(fā)生全反射現(xiàn)象需要兩個必要條件：①光從光密介質射向光疏介質②入射角大于等于臨界角，即i≥C。問題3：為什么滿足上面的條件，光會發(fā)生全反射？答：如圖所示，當光從空氣射入水中時，根據(jù)折射定律可知：當入射角i增大時，折射角r也隨之增大。由于入射角i不能等于或者大于90°，因此sini<1。即：根據(jù)光路是可逆的，可知若光從水中射入空氣中時的入射角大于等于臨界角C時，其中

不會存在折射光線，否則將違反折射定律。因此在這種情況下，光在傳播過程中只發(fā)生反射，不發(fā)生折射，也就是發(fā)生了全反射現(xiàn)象。問題4：生活中有哪些現(xiàn)象與光的全反射有關？光的全反射現(xiàn)象在技術中有哪些應用？答：如圖所示，熏黑的鐵球放在水中呈現(xiàn)銀色，水中的氣泡看上去特別明亮，夏天公路的遠處看上去似乎有水，海市蜃樓和沙漠蜃景的成因都與光的全反射有關。任何物理過程都遵循能量守恒定律。因此光同時發(fā)生反射和折射時，入射光的總能量等于反射光的總能量和折射光的總能量之和，即E入=E反+E折當發(fā)生全反射現(xiàn)象時，由于不存在折射光線，因此光被反射后的能量損失很小。全反射的這個優(yōu)點被廣泛應用于技術中：如圖所示的光導纖維（簡稱光纖）是現(xiàn)代通信和網絡技術中重要的材料，把載有聲音、圖像和各種數(shù)字信號的激光從光纖的一端射入光纖

中，激光在光纖中發(fā)生多次全反射后從另一端射出，這種信息傳遞方式容量大、衰減小、抗干擾能力強、傳輸質量高。醫(yī)學上，醫(yī)生用光導纖維制成的內窺鏡來檢查人體胃、腸器官等臟器的內部，也可利用光導纖維成像技術輔助做微創(chuàng)手術。如圖所示，潛望鏡中使用的全反射棱鏡是如圖所示的直角棱鏡，