光纤的奥秘

光纤电缆是本世纪最重要的发明之一。光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号。光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端，而不会“溜”出玻璃光纤，这是为什么呢?

如图甲所示，以某种玻璃为例，当一束激光从这种玻璃射入空气时，光线在玻璃与空气的分界面同时发生折射与反射现象；当入射角逐渐增大时，折射光线强度逐渐减弱，反射光线强度逐渐增强；当入射角增大到41.8°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，如图丙所示，这种现象叫做全反射。

并非光线在任何界面都会发生全反射现象，这种现象只有在光从一种介质斜射向另一介质折射角大于入射角时才能发生。

光纤通信就是利用光的全反射原理。如图丁所示，光导纤维在结构上有内芯和外套两种不同的透明介质，光从内芯传播时遇到光纤外套处，会发生全反射现象，从而保证光线不会泄漏到光纤外。这样光就只在玻璃中传播，而不会“溜”出玻璃光纤，如图戊所示。

（1）图甲中，光线从玻璃斜射向空气时，反射角（大于/小于/等于）折射角。

（2）图乙中，当入射角逐渐增大时。

A．折射角逐渐增大，反射角逐渐减小

B．折射角逐渐减小，反射角逐渐增大

C．折射光线逐渐增强，反射光线逐渐减弱

D．折射光线逐渐减弱，反射光线逐渐增强

（3）光从空气进入玻璃时，增大入射角 (有可能/不可能)发生全反射。

（4）光线从光导纤维的外套斜射向内芯时。

A．折射角大于入射角，可能会发生全反射

B．折射角小于入射角，可能会发生全反射

C．折射角大于入射角，不可能发生全反射

D．折射角小于入射角，不可能发生全反射

（5）如图所示，三棱镜由图甲中玻璃做成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入，请在图中完成这束入射光的光路图。

光的全反射

研究表明，光在不同的介质中传播速度不同，物理学规定：发生折射时，某种介质的折射率，等于光在空气（真空）中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比。所以光在不同介质中折射率不同，我们把折射率较小的称为光疏介质，折射率较大的称为光密介质。光疏介质和光密介质是相对的，例如，空气、水和玻璃三种介质相比较，水对空气来说是光密介质，对玻璃来说则是光疏介质。当光由光疏介质斜射入光密介质时，折射角小于入射角；当光由光密介质斜射入光疏介质时，折射角大于入射角。

当光由光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射（如图1），如果入射角不断增大，折射光线离法线越来越远，而且越来越弱，反射光线却越来越强。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90˚时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射，这时的入射角叫做临界角。当光由光密介质射入光疏介质时，如果入射角等于或大于临界角时，就会发生全反射现象。光从水射入空气的临界角是48.8˚，光从玻璃射入空气的临界角为42˚。