什么是光的全反射

当光从一种媒质进入另一种媒质，一部分光会返回原来的媒质，这种现象称为光的反射，返回原来媒质的光线称为反射光线。而另一部分光则会进入另一种媒质，传播方向发生偏折，这种现象称为光的折射，进入另一种媒质传播的光线称为折射光线。

当光发生反射时，反射光线和入射光线分别在法线的两侧，并且反射角等于入射角。当光发生折射时，如果光是由光疏媒质进入光密媒质，光的传播速度会减慢，这时折射角小于入射角，折射光线向法线偏折；如果光是由光密媒质进入光疏媒质，光的传播速度会增加，这时折射角大于人射角，折射光线离法线偏折。这里的“光密”和“光疏”只是两个相对的名称，水对空气来说，水为光密媒质，但水对玻璃来说，水却是光疏媒质。

那么什么是光的全反射呢？当光从光密媒质射到光疏媒质时，例如，入射光线从水中进入空气时，折射角大于入射角。并且随着入射角的增大，折射角也跟着增大，当入射角增大到一定限度时，折射角增大为90°，这时折射光线将沿着水面射出，因此光线不能发生折射而被界面全反射，这时的入射角称为临界角。光由水进入空气的临界角约为48.5°，光由金刚石进入空气的临界角只有24°。

现在我们知道，光从光密媒质（例如水、玻璃）进入光疏媒质（例如空气）时，如果入射角大于临界角，此时所有光线全部由分界面折回原来媒质的现象，就是全反射。

在自然界中，全反射是常见的现象。例如，露水或喷泉的水珠总是显得格外明亮耀眼，这就是光在水珠内发生全反射的缘故。又如，彩虹的形成，海市蜃楼的成因，都与全反射现象有关。

1870年，英国科学家丁达尔了一个有趣的实验：他在一个玻璃容器的侧壁开了一个小孔，并让水从小孔处流出，然后再让一束细光束沿着正对着小孔的水平方向射入水中。这时，人们惊讶地看到：发光的水从小孔中流出来，水流弯曲，光线也随着弯曲。表面上看来，光线好像走着弯路，但是，事实上光线还是沿直线传播的，只是因为光在弯曲的水流内表面上发生了多次全反射，所以看上去就觉得光线是弯曲的。

光导纤维就是根据这一原理制造的。科学家将石英玻璃拉成直径只有几微米到几十微米像蛛丝一样的玻璃丝，然后再包上一层^对于玻璃来说是光疏媒质的材料。只要入射角满足一定的条件，光线就可以在光导纤维中弯弯曲曲地从一端传到另一端。在医学上，光导纤维可用来制造检查胃、食道、十二指肠的窥镜。科学家还将数以万计的光导纤维排成一束做成光缆，用光缆代替电缆用于光通信。随着信息技术的发展，光通信有着广阔的发展前途。

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