全内反射

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如图1所示,当光线由介质1以固定入射角i射入介质2并且到达两个不同介质的交界面时,一部份光线会以折射角r被折射到介质2,而馀下的部份光线则会以相等于入射角i的反射角i'反射回原来的介质。

图1: 光束在两个不同介质的边界产生折射及反射现象

光的折射系数n定义为光在真空中的传播速率c与光在某种介质中的传播速率v的比值,即n = c/v。折射系数愈大,代表光在这种介质中的传播速率愈慢。

当光线从具有较高折射系数n1的介质射入具有较低折射系数n2的介质时,如果入射角大于临界角θ,见图2,则光线不会发生折射,所有的光线都会被反射回原来的介质,这种现象称为全内反射现象。

图2: 光束在两个不同介质的边界以不同的入射角所产生的折射及反射现象

已知n1和n2分别为介质1和介质2的折射系数,则光线从介质1射入介质2的临界角θ可由下列公列求得:

由于全内反射的原理,激光束总是停留在光纤内。

若介质含有杂质,激光在传播时会有所减弱。而真正的光纤通常由极纯净的玻璃制造。

如果玻璃中只含极微量的杂质,若使用适当的频率,激光束能够在光纤中传播数公里,而且只有极微弱的衰减。

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