首頁 > 藝術

臨界角是什麼意思?臨界角是什麼時候開始有的?臨界角是怎麼回事?

由 贇子曰 發表于 藝術2021-05-25

簡介這個現象的背後就是光的全反射現象,當光從光密介質向光疏介質中傳播時,只要光的入射角大於或等於臨界角時,光就會發生全反射

臨界角是什麼意思

早在2000多年前,我國的墨子就觀察到了光沿著直線傳播,然而在千年之後,即1870年的一天,英國偉大的物理學家丁達爾在眾人面前做了一個生動的實驗,人們看到了光被水所俘獲,光的軌跡發生了彎曲,這究竟是怎麼一回事呢?

一個有趣的現象:光的軌跡彎曲

丁達爾首先找來了一個木桶,然後把木桶裡注滿水,接著在木桶的底部鑿開一個小孔,最後,它用一盞燈在木桶的上方照亮。這時,臺下的觀眾看到了一個不可思議的現象,那就是水把光給俘獲了,光的軌跡神奇的發生了彎曲。光沿著直線傳播是公認的,然而,怎麼才能解釋得通這個現象呢?

一個有趣的現象:光的軌跡彎曲

這個現象的背後就是光的全反射現象,當光從光密介質向光疏介質中傳播時,只要光的入射角大於或等於臨界角時,光就會發生全反射。這就好比光從小孔中出來後,由於水的密度比空氣密度大,光在水柱裡發生了偏轉而沒有散發到空氣中去,經過不斷的全反射後,人們看到的光的軌跡自然就彎曲了。那麼,光發生全反射的臨界角有多大呢?

一個有趣的現象:光的軌跡彎曲

這裡所說的臨界角其實就是光的入射角,當光從光密介質射向光疏介質時,如果光的折射角等於90°的話,那麼這時的入射角就是光發生全反射的臨界角。由於光發生全反射的時候沒有能量的損失,人們利用這個原理就創造出了光導纖維。

一個有趣的現象:光的軌跡彎曲

光導纖維的本質是一種透明的玻璃纖維絲,直徑通常在1um-100um之間,它有內芯和外套組成,為了能讓光(電磁波)在光導纖維裡發生全反射,在製作光導纖維時,它的內芯的折射率要遠遠大於外套的折射率。當光從一端進入時,它就能在內芯和外套的介面上經過多次全反射,最後從另一端完全射出。

一個有趣的現象:光的軌跡彎曲

光於光的反射現象,在讀書的時候也是能親眼見到的。當老師用粉筆在黑板上不斷的抄寫知識點時,坐在下面的同學有的能清除的看見黑板上的粉筆字,而有的同學則需要搖晃腦袋後方能看見,這又是為什麼呢?

一個有趣的現象:光的軌跡彎曲

對於看得見黑板上粉筆字的同學而言,那是因為光的漫反射後將字呈現在了這些同學的眼前;而對於看不見字的同學而言,那是因為你所處的位置的光剛好發生了鏡面反射,將黑板上的字的影象反射到其它地方。

一個有趣的現象:光的軌跡彎曲

在炎熱的夏天裡,我們看到路面上行駛的汽車具有上下左右的晃動感,這跟光有什麼關係呢?

我們知道,在地球的對流層中,其溫度是隨著高度而不斷下降的,高度每升高100米,溫度下降大約1℃。在炎熱的夏天裡,路面上的溫度肯定比空氣的溫度要高很多,當光從暖空氣(路面)進入到冷空氣(汽車周圍)時,光的傳播方向會偏向接近溫度梯度的方向,因此,光線就會呈現向上彎曲的假象。

一個有趣的現象:光的軌跡彎曲

由於地面上的熱空氣不斷的上升,地上的冷空氣不斷的下降,空氣層混合後,引起上升的湍流,因此,人們看到的汽車影象就會被扭曲,故而看到的汽車就具有上下左右的晃動感了。

Tags:全反射臨界角當光光導纖維木桶