[3-4]4-6全反射与光导纤维4-7激光(3)

2021-04-06 06:18

2.应用全反射条件解决临界问题

临界状态是两种状态的拐点。当光从光密介质射向光疏介质时,能否进入另一种介质取决于是否发生全反射,因此利用全反射的条件判断否发生全反射,是解决临界问题的关键。 3.自然界中的全反射现象

(1)特别明亮:水中的气泡、阳光照射下的水珠特别明亮,火热夏天的马路上似乎有水。

当光从水射向空气时,由于部分光的入射角大于或等于临界角,发生全反射现象,反射光的能量较大,因此看起来特别明亮。 (2)蜃景:

研究表明,光的折射率随媒质的密度增大而增大、减小而减小。当空气各层的密度随温度改变有较大差异时,空气对光的折射率会随之改变,形成折射率渐变的介质,当光从光密介质射向光疏介质时,不断被折射,越来越偏离法线方向,以至于发生全反射,人们逆着全反射光线看去,就会看到远处景物所成的象。

蜃景有海市蜃楼和沙漠蜃景两种,多在夏季的沿海或沙漠一带出现。

海市蜃楼:夏季白天的海面气温比上空低,因而下层空气的密度比上层大。空气的折射率由下而上逐渐减小,这样即形成远方景物悬浮在空中,看到的是景物的正像,叫“上现蜃景”,如图4-6-1所示。

沙漠蜃景:夏季白天沙漠由于太阳的辐射热,使得贴近地面的空气温度比上方的高,而造成折射率由下向上逐渐增大,在沙漠看到的则是远方景物的倒像,叫“下现蜃景”。 如图4-6-2所示。

4.全反射棱镜改变光路 (1)横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适当的入射点和入射角,可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90º或180º(如图4-6-3所示)。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。

图4-6-1

图4-6-2

图4-6-3

(2)全反射棱镜和平面镜在改变光路方面,效果是相同的。但是,通常用的平面镜有两个面,正面是玻璃,背面镀有一层银膜,当光射到平面镜上时其两个表面表面都要发生反射,而且镀银的表面不能使光全部反射,大约10%的光被吸收掉,会使光线和所成的像模糊些,因此,在实际应用中全反射棱镜优于平面反射镜。


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