浅析“光的折射”和“光的全反射”现象

龚 澳

（湖南省长沙县第一中学 湖南长沙 410100）

浅析“光的折射”和“光的全反射”现象

龚 澳

（湖南省长沙县第一中学 湖南长沙 410100）

光的折射、光的反射以及光的全反射是光在传播过程中表现出的重要光学现象，其不仅是高中物理的重点内容，同时也是高考热点之一。因此，我们在学习这部分知识时，不仅要理解光在传播过程中的相关规律，还需要掌握相应的分析方法，并能运用光的折射和光的全反射知识解决实际问题。

光的折射 光的全反射 现象

光学现象在我们的生活中是十分常见的，比如色散就是光的折射引起的，而光的全反射是对光的折射现象的进一步延伸，两者在很多领域都有重要的应用。光的折射和光的全反射是光学中的重点，也是我们在高中物理学习中必须掌握的知识。[1]

一、光的折射现象

1. 光的折射现象及折射规律

在光的折射现象中，会涉及到两种介质，当光从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变，这一现象就称为光的折射现象。光的折射会遵从一定的规律，即同一平面内存在“三线”，包括入射光线、折射光线和法线，前两者分别处于法线的左侧和右侧。入射角与折射角存在关系sini=nsinr，其中，i表示入射角，r表示折射角，n表示介质的折射率。从该等式中，我们可以看到，入射角的正弦与折射角的正弦呈正比例关系。此折射规律反应的是介质对光的偏折本领的大小。此外，在光的折射现象中，光路是可以沿着原来的方向反射回来的，即光路是可逆的。[2]

2. 生活中常见的光的折射现象

光的折射现象在生活中是非常多的。比如，我们可以看到鱼儿在清澈的水里游动，但是我们却捉不到，这就是因为光的折射，使我们看到的是鱼的虚像，当我们用手去摸鱼时，并没有真正的碰到鱼。又如，将一根筷子放进一碗水中，我们会看到筷子像折断了一样，这也是由于光的折射引起的。此外，水池里的水看起来比实际深度要浅；一枚硬币放在杯底，将杯子移至我们看不到的地方，再往杯里倒水，我们就能看到硬币；凹透镜、凸透镜等等，都是利用了光的折射现象。

3. 光的折射现象的分析方法

比如，彩虹是由于在雨后太阳光射入雨滴发生色散而形成的，我们可以假设水滴是呈球形的，下图中的圆形表示水滴过球心的截面，入射光线通过这个截面，出现四条出射光线，即a、b、c、d，判断他们分别为红、蓝、黄、紫的哪一种颜色的光。

我们的解题思路如下：根据相同介质对不同色光的折射率不同，可以知道，折射率随着色光频率的增高而增大，光的偏折程度便越明显。因此，由图可知，a、b、c、d分别代表的是紫光、蓝光、黄光和红光。

二、光的全反射现象

1. 光的全反射现象及需满足的条件

以光的折射现象为基础，当光从光密介质进入光疏介质时，会在交界面同时发生折射现象和反射现象，且反射角始终小于折射角，折射角可以不断增大，其能够达到90°。当入射角不断增大，会使折射消失，因此只剩下反射，这样的现象就叫做光的全反射。其需要满足两个条件：第一，光是从光密介质射向光疏介质的，如果光是从光疏介质射向光密介质的，则不可能发生光的全反射现象；第二，要保证入射角的角度足够大，如果入射角过小，就不会出现光的全反射现象。

2. 生活中常见的光的全反射现象

光的全反射现象是很常见的，比如，我们每天都会用到的镜子，就是因为镜子会接收光，并将其全部反射回来，我们才能在镜子中看到自己的样子。而如果镜面是不平的，就会由于入射光线与反射光线始终在法线的两侧，且与法线成相同大小的角，因此我们在镜子中看到的像就会是拉伸、扭曲的，我们在生活中看到的哈哈镜就是利用这样的原理设计而成的。又如，汽车的后视镜为凹面，由于光的全反射，当汽车后面的景物印入我们眼中时就是呈缩小状态的，所以我们能通过一面小小的镜子看到很宽区域的景物。此外，医院里的内窥镜、望远镜，自行车的尾灯等都利用了光的全反射原理。

3. 光的全反射现象的分析方法

下图表示一直角棱镜的横截面，其中∠bac为直角，∠abc为60°，假设一束平行的光线从O点射入棱镜，并垂直于bc面，当棱镜的折射率为用n表示，且不考虑原入射光在bc面的反射光，求光线的射出方向。

我们的分析思路如下：首先我们需要绘制出相应的光路图，如下图所示：

从图中我们可以分析出，当光束从bc面到ab面上时，入射角用r1表示，其大小应为60°，用C表示棱镜的临界角，于是我们可以得出由可得C=45°，因此光线在ab面上会发生全反射，其反射光线将由ac面射出。

结语

综上所述，学习光的折射现象与光的反射现象，最重要的是要理解其遵循的规律和应满足的条件，并把握好其内涵。在有的现象中，可能会包含多种光学现象，因此在分析时，要结合每种光学现象的规律，抓住其关键点来分析，否则就可能遗漏某些光学过程。

[1]杨燕婷,邵温怡,金戈等.自制光的全反射演示仪[J].物理实验,2014,(9):20-21,24.

[2]许茂林,韩宏开.“光的全反射”问题的类型及其解答策略[J].中学物理（高中版）,2014,32(1):81-82.