交通規(guī)則

　　我們都知道，車在馬路上行駛必須遵守一定的交通規(guī)則，這是安全和高效的保障。同樣，光的傳輸也必須遵守光的“交通規(guī)則”。光在空間是沿直線傳播的，耀眼的太陽(yáng)光、五彩斑斕的霓虹燈、激光等都是沿直線傳播的。只要沒有障礙物，光就會(huì)一直地傳下去。

　　如果往地上拍打皮球，皮球會(huì)彈起來。如果是筆直地望下拍，球就會(huì)筆直地彈回來。如果在排的時(shí)候有一個(gè)角度，球反彈時(shí)也會(huì)有一個(gè)角度。光和球一樣，也能“反彈”，反彈起來的光就是反射光。當(dāng)一束光線按照一定的角度射向一塊平面鏡時(shí)，它就會(huì)從鏡面“反彈”出去，這種“反彈”現(xiàn)象就叫做光的反射，這種反射叫做菲涅爾反射。

光的反射和折射

　　光的反射服從反射定理： θ _in =θ _r，即反射角等于入射角。

　　光在反射時(shí)，改變了傳播方向。同樣，可以看到，當(dāng)光以一定的角度從某種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，它的傳播方向也會(huì)改變，在兩種介質(zhì)的分界面上并不沿直線傳播，而是發(fā)生了偏折，光的這種偏折現(xiàn)象叫做折射�，F(xiàn)實(shí)生活中存在大量的折射現(xiàn)象。比如雨后的彩虹，它是由于陽(yáng)光在不同折射率的大氣中發(fā)生折射而形成的；又比如裝滿水玻璃杯中的筷子看上去是彎的。怎樣認(rèn)識(shí)光的折射現(xiàn)象呢？這是因?yàn)楣庠诓煌�的介質(zhì)中的傳播速度是不同的，光在空氣中的速度近似為光在真空中的速度，光在真空的速度是3×10⁸km/s。但是，光在其它媒質(zhì)中傳播時(shí)，速度就變慢了。例如，在水中光速就減至2.25×10⁸km/s。光在介質(zhì)中的速度由這種介質(zhì)的折射率決定。不同的介質(zhì)有不同的折射率，光在折射率小的介質(zhì)中跑的快，在折射率大的介質(zhì)中跑得慢。

　　光的折射服從折射定律：n₁sin θ_in= n₂sinθ_z。

　　即光線從折射率為n₁的介質(zhì)以入射角θin射到兩個(gè)介質(zhì)的分界面，并以θz進(jìn)入折射率為n₂的介質(zhì)中時(shí)滿足上述關(guān)系。

　　勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期的生產(chǎn)斗爭(zhēng)中積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。一位吹玻璃的工人觀察到光可以從玻璃棒的一端傳到另一端，而棒的四周沒有光跑出來，這就是全反射現(xiàn)象。玻璃的折射率大于空氣的折射率，合適的光進(jìn)入玻璃棒后，光就在玻璃棒和空氣的交界面上發(fā)生全反射，把光關(guān)在玻璃棒中，因而玻璃棒的四周看不見光。早期的光纖就是基于這一原理，用單一材料制成的，現(xiàn)在一般的塑料光纖也是利用這一原理傳光的。

　　全反射定理的內(nèi)容是這樣的：光從波疏媒質(zhì)進(jìn)入波密媒質(zhì)，當(dāng)入射角增大到一定的角度時(shí)，折射光就會(huì)全部消失。即 θ_in>=arcsin 。其中θ_c＝arcsin ，稱為臨界角。

　　要產(chǎn)生全反射，必須有兩個(gè)條件：第一，光必須從折射率大的介質(zhì)射入折射率小的介質(zhì)；其次，入射角必須大于臨界角。二者缺一不可。光從折射率低的介質(zhì)向折射率高的介質(zhì)入射時(shí)，是絕對(duì)不會(huì)產(chǎn)生全反射的。

　
［上一頁(yè)］ ［下一頁(yè)］