[lín jiè jiǎo]  

临界角

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在研究全反射现象中,刚好发生全反射,即折射角为90度时的入射角是一个很重要的物理量,叫做临界角。
中文名
临界角
外文名
critical angle
临界角
sin c/sin90°=n2/n1
发    生
光线从光密介质射向光疏介质
学    科
数理科学光学

临界角临界角定义

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光线从光密介质射向光疏介质时,折射角将大于入射角;当入射角为某一数值时,折射角等于90°,此入射角称临界角
临界角(英语:Critical angle)是使得全内反射发生的最少的入射角。入射角是从折射界面的法线量度计算的。临界角(
)可从以下方程式计算:
其中
是较低密度介质折射率,及
是较高密度介质的折射率。这条方程式是一条斯涅尔定律的简单应用,当中折射角为90°。 当入射光线是准确的等于临界角,折射光线会循折射界面的切线进行。以可见光由玻璃进入空气(或真空)为例,临界角约为41.5° [1] 

临界角光学描述

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图1反射折射图 图1反射折射图
如图2所示: 光线从折射率较高的
介质进入折射率较低的
介质: 当入射角
临界角
时,光线同时发生向
介质中的折射,以及向
介质中的反射(图一中红色光线所示); 当入射角
临界角
时,向
介质中折射的光线消失,所有光线向
介质中反射(图一中蓝色光线所示); 全内反射仅仅可能发生在当光线从较高折射率的介质(也称为光密介质)进入到较低折射率的介质(也称为光疏介质)的情况下,例如当光线从玻璃进入空气时会发生,但当光线从空气进入玻璃则不会。
与法线的角度越大,光线折射的部分则越少,直至当大于临界角时,全内反射便会发生(图中光线的颜色只是作分别之用,并不表示不同颜色光线的光学情况。 [2] 
图2光路图 图2光路图

临界角临界角的计算

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真空(或空气)的折射率为1,相对于其他介质总是光疏介质。当光从折射率为n的介质进入真空或空气时,
上式表明,在其他介质与真空或空气的界面上,折射率越大的介质其临界角越小,越容易发生全反射。
注意:上式只适用于光线从介质到真空(或空气) [3] 

临界角几种临界角

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几种介质对真空或空气的临界角,如下图3:
图3几种临界角 图3几种临界角
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参考资料
  • 1.    刘向晖. 分析算术化在数理经济学早期发展中的作用[J]. 纺织高校基础科学学报,2001,(04):292-299.
  • 2.    陈文立. 论极限理论的非算术化[J]. 重庆师范学院学报(自然科学版),2000,(04):88-93.
  • 3.    李桂元,石长福. 超临界角反射及其应用[J]. 石油地球物理勘探,1998,(S1):46-55+177.