光的全反射原理是怎么回事?

光从光密介质射入光疏介质.当入射角 增大到某一角度,使折射角达到90°时,折射光完全消失,只剩下反射光,这种现象叫做全反射.

发生全反射的条件：（1）光从光密介质射入光疏介质；（2）入射角大于或等于临界角.

临界角:当光线从光密介质射向光疏介质时,入射角大于或等于某一角度C时,折射光线消失,发生了全反射现象.角度C就被称为临界角.当入射角等于临界角时,折射角等于90°,由折射定律和光路可逆可得：sin90:sinC=n,C=arcsin(1/n)

发生全反射条件：

1、光从光密介质进入光疏介质；

2、入射角等于或大于临界角。

当折射角增至90°时，折射光线沿界面方向传播，再稍微增大入射角，入射光线将全部按反射定律反射回光密介质，这种现象称为全反射。全内反射，指光由光密介质（即光在此介质中的折射率大的）射到光疏介质（即光在此介质中折射率小的）的界面时，全部被反射回原介质内的现象。

光学描述

当入射角θ1c时，光线同时发生向n2介质中的折射，以及向n1介质中的反射（图一中红色光线所示）；

当入射角θ2>临界角θc时，向n2介质中折射的光线消失，所有光线向n1介质中反射（图一中蓝色光线所示）；

全内反射仅仅可能发生在当光线从较高折射率的介质（也称为光密介质）进入到较低折射率的介质（也称为光疏介质）的情况下，例如当光线从玻璃进入空气时会发生，但当光线从空气进入玻璃则不会。

由折射定律可知，当光波由折射率较小的介质(光疏介质)射入折射率较大的介质(光密介质)时，其Vr＜Vi，相对折射率大于1，即sini/sinr＞1，i＞r，其折射光线更靠近法线。反之，光波由折射率较大的介质射入折射率较小的介质时，其Vr＞Vi，相对折射率小于1，即sini/sinr＜1，i＜r，其折射光线更远离法线。

图1-3 光的全反射现象及其临界角大小

设一玻璃块的折射率大于空气的折射率(图1－3)，由玻璃块底界面上O点向各个方向发出OA、OB、OC、OD和OE等一系列光波，其中OA光垂直界面，i=0°，故r=0°，不发生折射，AA'光沿OA的原方向射入空气中。OB光的入射角i=10°，在界面上的B点发生折射，其折射光线为BB'(未表示反射光线)，其折射角大于入射角(r＞i)，BB'比OB更远离法线。随着入射角的逐渐增大，折射角必将不断增大，其折射光线愈来愈远离法线。至OD光时，i=30°，计算得其r=90°，表示相应的折射线DD'将沿界面进行。如果光波的入射角继续增大，如图1－3中的OE光，i=40°，其折射角r大于90°，这表示“折射光线”没有射入折射介质中，而这是不可能的。这一矛盾意味着折射光线已不存在，折射现象亦不复存在。入射光的能量只能全部变为反射光的能量，即入射光的全部能量以反射光的形式，按反射定律(入射角=反射角)全部返回入射介质中，如图1－3中的EE'光。此时观察到的反射光线强度随着折射光线的消失而出现突变性的增强。这一现象称为全反射，与r=90°相应的入射角称全反射临界角(图1－3中玻璃块的全反射临界角为30°)。

设图1－3中玻璃块上方介质的折射率值为n，玻璃块的折射率值为N(N＞n)。以φ角代表全反射临界角，将得出下式:

sin/sin90°=n/N

n=N·sin

由上式可知，如果折射率较大介质的N值为已知值时，则可根据全反射临界角计算出较小折射率介质的n值。如果已知两个介质的N和n值，也可根据上式计算其全反射临界角。

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