光学设计

光的全反射——临界角——K9=41.3°——ZF6=34.7°

时间:2025-07-11 16:15:55   作者:Leslie   来源:正势利   阅读:287   评论:0
内容摘要:1 全反射2 做光路图的步骤3 全反射的应用4 不同材料全反射临界角汇总

1 全反射

1.1【定义】

光从光密介质射入光疏介质,当入射角增大到某一角度(临界角)时,折射光线将消失,只剩下反射光线的现象。

1.2【解释】

“全反射”顾名思义就是全都反射,没有折射了。其中,反射光线永远都会存在的,折射光线有一定概率存在。

1.3【临界角】

【临界角的概念】折射角等于90°时的入射角。若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时,发生全反射的临界角为C,则sinC=1/n。介质的折射率 越大,发生全反射的临界角sinC越小。

【常-的临界角】根据sinC=1/n,我们可以算出常见的折射率n和临界角C。

n— 三分之二倍的根号三——根号二——1.5——根号三——2

C——60°——45°——42°——35°——30°

【临界角的解释】非得从光密介质射向光疏介质吗?是的,反过来就不行。因为

n=sin大/sin小角=sin光疏/sin光密,而大率对小角(折射率大的角度小),当入射角增大的时候,折射角也增大。因为光密介质的折射率大于光疏介质的折射率,所以在光密介质的角度要比在光疏介质的角度小,所以角度同时增大的时候,在光疏介质的角度会率先达到90°,此时在光密介质的角度没有达到90°。90°是一个很关键的角度,因为一旦角度达到90°,就意味着光线已经折射不过去了,所以这时候在光疏介质的角度称之为“临界角”。

你想想,全反射意思是全部都反射,没有折射,这肯定意味着折射光线的角度是率先达到90°的而非入射光线。又因为在光疏介质的角度会率先达到

90°,所以折射光线的角度对应的是在光疏介质的角度而非在光密介质的角度。折射出来的是在光疏介质,说明入射的是豆饷芙橹剩即光从光密介质射向光疏介质。

1.4【条件】

① 光从光密介质射向光疏介质;

② 入射角≥临界角C(sinC=1/n)。

2 做光路图的步骤

2.1 判断能否发生全反射

先看看是否满足全反射发生的【条件】i要满足光从光密介质射向光疏介质,同时入射角≥临界角。

2.2 计算折射角

根据n=sin大角/sin小角=sin光疏/sini密算出折射角。

2.3 画出反射光线和折射光线

反射光线肯定有,折射光线一定概率有。

3 全反射的应用

在水面下面深度为h处有一个光源,由于光的全反射,水面仅有一部分区域是亮的,其他区域则是暗的。已知水的折射率为n,p水面亮区的半径R以及面积S。(要遮住光源不被看到,请问水面,上应该铺至少多大面积的挡光片)

根据折射定律,有n=1/sinC——式1

根据几何关系,有tanC=R/h——式2

而S=πR*R——式3

联立以上三式,可以解得R和S。

《K9玻璃全反射临界角41.2度》

4 不同材料全反射临界角汇总

n sinC=1/n C 材料 价格系数
1 1 90
1.1 0.909 65.38
1.2 0.833 56.44
1.3 0.769 50.28
1.4 0.714 45.58
1.5 0.667 41.81
1.6 0.625 38.68
1.7 0.588 36.03
1.8 0.556 33.75
1.9 0.526 31.76
2 0.500 30.00
1.5168 0.659 41.25 H-K9L 10
1.7552 0.570 34.73 H-ZF6 41
反正弦,得到的角度公式:DEGREES(ASIN(正弦值))

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标签:反射  
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