三、全反射的应用--光导纤维
当光导纤维的折射率为多大时,就可以使以任意角度入射的光都能发生全反射?设光导纤维的折射率为n,当入射光线入射角为θ1时,进入端面的折射光线传到侧面时恰好发生全反射,如图所示。
则有:sin C=,n=,C+θ2=90°,
由以上各式可得sin θ1=。
由图可知:当θ1增大时,θ2增大,而从光导纤维射向空气中光线的入射角θ减小。当θ1=90°时,若θ=C,则所有进入纤维中的光线都能发生全反射,即有sin 90°=,解得n=。
由于光导纤维包有外套,外套的折射率比真空的折射率大,因此折射率要比大一些。
解决全反射问题的基本方法如下:
(1)确定光是由光疏介质进入光密介质还是由光密介质进入光疏介质。
(2)若光由光密介质进入光疏介质,则根据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、三角函数关系、反射定律等进行判断推理、运算及变换,进行动态分析或定量计算。
类型一 对光疏介质和光密介质的理解
【例1】 下列说法中正确的是( )。
A.因为水的密度大于酒精的密度,所以水是光密介质
B.因为水的折射率小于酒精的折射率,所以水对酒精来说是光疏介质
C.同一束光,在光密介质中的传播速度较大
D.同一束光,在光密介质中的传播速度较小
解析:本题考查对光疏介质和光密介质的理解。因为水的折射率为1.33,酒精的折射率为1.36,所以水对酒精来说是光疏介质;由v=可知,光在光密介质中的传播速度较小。