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全反射:又称全内反射,指 光由光密(即光在此介质中的折射率大的)介质射到光疏(即光在此介质中折射率小的)介质的界面时,全部被反射回原介质内的现象。

简介

英文名称: total internal reflection(TIR)
全反射

全反射

光由光密介质进入光疏介质时,要离开法线折射,如图4-5所示。当入射角θ增加到某种情形(图中e射线)时,折射线延表面进行,即折射角为90°,该入射角θ称为临界角。若入射角大于临界角,则无折射,全部光线均反回光密介质(如图f、g射线),此现象称为全反射。当光线由光疏介质射到光密介质时,因为光线靠近法线而折射,故这时不会发生全反射。

原理

公式为n=sin90`/sinc=1/sinc
sinc=1/n
(c为临界角)
当光射到两种介质界面,只产生反射而不产生折射的现象.当光由光密介质射向光疏介质时,折射角将大于入射角.当入射角增大到某一数值时,折射角将达到90°,这时在光疏介质中将不出现折射光线,只要入射角大于或等于上述数值时,均不再存在折射现象,这就是 全反射.所以产生全反
全反射

全反射

射的 条件是:①光必须由光密介质射向光疏介质.②入射角必须大于或等于临界角(C).
所谓光密介质和光疏介质是相对的。两物质相比,折射率较小的,光速在其中较快的,就为光疏介质;折射率较大的,光速在其中较慢的,就为光密介质。例如,水折射率大于空气,所以相对于空气而言,水就是光密介质,而玻璃的折射率比水大,所以相对于玻璃而言,水就是光疏介质
临界角折射角为90度时对应的入射角(只有光线从光密介质进入光疏介质且入射角大于或等于临界角时,才会发生全反射)

应用

光导纤维(光纤)

全反射的应用:光导纤维是全反射现象的重要应用。蜃景的出现,是光在空气中全反射形成的。
全反射是一种特殊的折射现象,当光线从一种介质1射向另一种介质2时,本来应该有一部分光进入介质2,称为折射光,另一部分光反射回介质1,称为反射光。但当介质1的折射率大于介质2的折射率,既光从光密介质射向光疏介质时,折射角是大于入射角的,所以当增大入射角,折射角也增大,但折射角先增大到90度,此时(入射角叫临界角)折射光消失,只剩下反射光,称为全反射现象。
光纤通信利用的就是全反射的道理,光纤在结构上有中心和外皮两种不同介质,光从中心传播时遇到光纤弯曲处,会发生全反射现象,而保证光线不会泄漏到光纤外。
全反射

全反射

①传导光束。光在均匀透明的,即使是弯曲的玻璃棒的光滑内壁上,借助于接连不断地全反射,可以从一端传导到另一端,如图2a所示。当棒的截面直径很小,甚至到数微米数量级,传导的效果也不变,这种导光的细玻璃丝称光学纤维。光在纤维中的传导有专门的波导理论来论述,但是也不妨用光的全反射来作一般的解释。
设想图2b所示为一根放大了的光学纤维的一段断面,它的内芯的折射率为ng,外皮层的折射率为nb,并且nb<ng。入射光线从折射率为nα的媒质射到A点,进入玻璃芯后直射到芯与外皮层的分界面上。由于ng>nb,所以当在分界面上的入射角全反射大于全反射时就产生全反射,也就是只要光线在A端的入射角不大于光线在玻璃芯内就能连续不断地产生全反射,从而由纤维的A端传导到另一端。人们通常称nαsinic为光学纤维的数值孔径
如果玻璃纤维弯曲得很厉害,以致于某些光线在弯曲处在芯与外皮层的分界面上的入射角小于临界角,则相应的光线会透过分界面,由外皮层漏掉。不过,只要弯曲的曲率半径比纤维的截面半径大10倍以上,则所述的漏光并不严重。所以,一般弯曲的光学纤维,只要它的玻璃芯的透明度高、均匀,并且芯与外皮层之间的分界面光滑,就是一根好的光导管。数以万计的光学纤维构成的光学纤维束不仅能传导光能,也能将图像从一端传到另一端。仅限于传光能的纤维束称传光束,同时能传图像的纤维束称传像束,两者之不同处,就在于后者要求纤维束中的光学纤维在两端面上的位置须有严格的几何相
公式

公式

似关系。
光学纤维束已成为一种新的光学基本元件,在光通信、光学窥视及光学特殊照明等方面有很重要的应用;也是某些新型光学系统和某些特殊激光器的组成部分。
② 改变光的方向。在许多光学仪器和光学技术装置中,经常用光在棱镜中的全反射来改变光的进行方向(见反射元件)。
③ 测量折射率。利用全反射构成测媒质折射率的折射计(见折射率测量)。

液晶背光

背光是电子工业中一种常用的照明形式,常被用于LCD显示器上。背光是从显示器的侧边或是背后提供照射,其光源可能是电光面板,发光二极管等。电光面板提供整个表面均匀的发光。与光纤的要求不同,在边缘型LED背光中,要求破坏发光管(Lighting Pipe)表面的全发射条件。使得光线可以从发光管中泄漏出来而产生照明的效果。其结构和表面形貌图如下。
边缘照亮LED背光

边缘照亮LED背光

破坏表面的全反射条件

破坏表面的全反射条件

条件

①光从光密介质射到它与光疏介质的界面上,②入射角大于或等于临界角.
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- 来自原声例句
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