1.原理:内芯的折射率比外套大,光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射.
2.优点:容量大、衰减小、抗干扰能力强、传播速率高等.
3.应用:光纤通信;医学上的内窥镜.
例2 光导纤维的结构如图1所示,其内芯和外套材料不同,光在内芯中传播,以下关于光导纤维的说法正确的是( )
图1
A.内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
B.内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
C.内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面发生折射
D.内芯的折射率与外套的相同,外套的材料有韧性,可以起保护作用
解析 光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率,光在由内芯射向外套时,在其界面处发生全反射,从而使光在内芯中传播,A对.
答案 A
三、全反射的定量计算
应用全反射解决实际问题的基本方法:(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是从光密介质进入光疏介质.(2)若光由光密介质进入光疏介质时,根据sin C=确定临界角,看是否发生全反射.(3)根据题设条件,画出入射角等于临界角的"临界光路".(4)运用几何关系(如三角函数、反射定律等)进行判断推理、运算及变换.
例3 如图2所示为一圆柱中空玻璃管,管内径为R1,外径为R2,R2=2R1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管,为保证在内壁处光不会进入中空部分,问入射角i应满足什么条件?
图2
解析 光路图如图,设第一次折射的折射角为r,全反射临界角为C,折射率为n,由折射定律有n=,sin C=;在图的三角形中,由数学知识可得:=.综上解得:i=30°,所以为保证在内壁处光不会进入中空部分,入射角i应满足i≥30°.