全反射現象及其討論

1、全反射現象及其討論全反射現象及其討論摘要摘要：全反射現象是一種常見的現象，在現代社會中具有廣泛的應用，本文將系統的闡釋全反射現象的物理解釋，詳細的介紹全反射現象的成因、特點、應用等方面內容，并進一步提出其在未來社會中的應用趨勢問題。關鍵詞：關鍵詞：全反射透射深度蜃景倏逝波光導纖維一、生活中的全反射一、生活中的全反射電磁波在兩種介質分界面傳播時，會發生折射和反射現象。在特殊情況下，電磁波從折射率大的入射到折射率小的介質中，入射角大于某一臨

2、界角時，會發生全部能量被反射回原介質中的現象，此時只有反射波，沒有折射波，即發生全反射現象。在平時生活中，我們會遇見很多全反射現象，其中主要是光的全反射，人們最熟知的即蜃景的產生。蜃景是一種奇幻的自然現象，在中國古代傳說和書籍中便有相應的記載，如《史記天宮書》。蜃景多發生于海上和沙漠中，分別稱為“海市蜃樓”和“沙漠幻景”，但在柏油馬路和山中偶爾也能看見。根據蜃景出現的位置相對于原物的方位大致分為上蜃、下蜃以及側蜃等，根據它與原物的對稱關

3、系，可以分為正蜃、側蜃、順蜃和反蜃；根據顏色可以分為彩色蜃景和非彩色蜃景等等，蜃景具有在同一地方同一時間重復出現的特點。二、物理解釋二、物理解釋一束單色平面波，傳播到兩種不同介質分界面時，假設反射、折射電磁波都是平面電磁波，且界面無窮大，則應有如下表達式：()0()0()0ikxtikxtikxtEEeEEeEEe????????????????????????????????????????其中如右圖所示，、、分別E?E?E?表示入射

4、波、反射波、折射波，波矢量分量間的關系：xxxyyykkkkkk?????????????對于任意入射的電磁波，可將其分解為垂直分量和水平分量，現在分別考慮。根據反射定律和折射定律，易得，，，當電sinxkk??sinxkk??sinxkk??磁波垂直入射面傳播時，，根據麥克斯韋邊值關系有：||(0)EEE??????[()]0[()]0nEEEnHHH?????????????????????????②①E?E??E???k?k??k

5、?????????n?zyx其中2221sincosntg?????由上述分析知全反射時反射波與入射波的振幅相等即它們的平均能流密度相等但由于有位相的變化說明它們的瞬時值不等即能量并非不透過界面.2）根據以上結論知，發生全反射時仍有折射波存在。發生全反射時，不管入射角有多大，邊值關系均成立，故。因為，則sinxxkkk?????1kv??2vk????1212vkkknv????得到222222212221sinsinzxkkkknki

6、kni????????????????根據上述公式可以看出，發生全反射時，折射波沿x軸傳播，其電場強度沿z軸正向并作指數衰減，只存在于界面附近一個層面，有一定的透射厚度，與波長同量級，被稱為透射深度，表示為2212122121sin2sin1nnk??????????由電磁場量間的關系0()HkE??????對于透射波，將EH個分量展開，可求得瞬逝透射場的平均能流易得結論：透射波的平均能流密度值只有x分量，而沿Z方向的分量為零，但是能流

7、密度的瞬時值并不為零而是在界面層內來回振蕩因此在該介質中，雖有透射場的存在，但不能形成折射光束，入射波的能量全部返回至原介質中。三、全反射的應用三、全反射的應用在現代社會中，全反射現象應用廣泛，如全反射棱鏡、折射計、光導纖維傳光，又如自行車的尾燈，醫院里的內窺鏡，潛望鏡以及望遠鏡等等，全反射被運用于生活生產實際的各個方面，包括通訊、醫療等?，F在就幾點進行深入分析。3.1光導纖維光導纖維是一種透明的玻璃纖維絲，由石英、玻璃或特制塑料制成，