②①EEEkkknzyx全反射现象及其讨论摘要：全反射现象是一种常见的现象，在现代社会中具有广泛的应用，本文将系统的阐释全反射现象的物理解释，详细的介绍全反射现象的成因、特点、应用等方面内容，并进一步提出其在未来社会中的应用趋势问题。关键词：全反射透射深度蜃景倏逝波光导纤维一、生活中的全反射电磁波在两种介质分界面传播时，会发生折射和反射现象。在特殊情况下，电磁波从折射率大的入射到折射率小的介质中，入射角大于某一临界角时，会发生全部能量被反射回原介质中的现象，此时只有反射波，没有折射波，即发生全反射现象。在平时生活中，我们会遇见很多全反射现象，其中主要是光的全反射，人们最熟知的即蜃景的产生。蜃景是一种奇幻的自然现象，在中国古代传说和书籍中便有相应的记载，如《史记·天宫书》。蜃景多发生于海上和沙漠中，分别称为“海市蜃楼”和“沙漠幻景”，但在柏油马路和山中偶尔也能看见。根据蜃景出现的位置相对于原物的方位大致分为上蜃、下蜃以及侧蜃等，根据它与原物的对称关系，可以分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃根据颜色可以分为彩色蜃景和非彩色蜃景等等，蜃景具有在同一地方同一时间重复出现的特点。二、物理解释一束单色平面波,，传播到两种不同介质分界面时，假设反射、折射电磁波都是平面电磁波，且界面无穷大，则应有如下表达式：其中如右图所示，、、分别表示入射波、反射波、折射波，波矢量分量间的关系：对于任意入射的电磁波，可将其分解为垂直分量和水平分量，现在分别考虑。根据反射定律和折射定律，易得，，，当电磁波垂直入射面传播时，，根据麦克斯韦边值关系有：[Ⅰ]1212112coscossin()sin()coscos2cos2cossinsin()coscosEEEE2121121coscos()()coscos2cos2cossinsin()cos()coscosEtgEtgEE∥∥∥∥[Ⅱ]则得到：考虑公式，以及近似条件，根据反射折射定律得到再考虑电磁波平行入射，得到通过以上两组菲涅尔公式可以看出，反射波、折射波与入射波的能量比值与入射角有关，而当电磁波从折射率大的介质入射到折射率小的介质时，即，根据折射定律极限状态，此时折射波沿界面传播，特别是当时，折射定律失去意义，这是只能观察到反射波而没有折射波，即发生全反射。下面分别考虑折射波和反射波。1）对于反射波，在全反射的情况下，易得如下结论：垂直入射时水平入射时1212vkkknv其中由上述分析知,全反射时,反射波与入射波的振幅相等,即它们的平均能流密度相等,但由于有位相的变化,说明它们的瞬时值不等,即能量并非不透过界面.2）根据以上结论知，发生全反射时仍有折射波存在。发生全反射时，不管入射角有多大，边值关系均成立，故。因为，则得到根据上述公式可以看出，发生全反射时，折射波沿x轴传播，其电场强度沿z轴正向并作指数衰减，只存在于界面附近一个层面，有一定的透射厚度，与波长同量级，被称为透射深度，表示为由电磁场量间的关系对于透射波，将E,H个分量展开，可求得瞬逝透射场的平均能流,易得结论：透射波的平均能流密度值只有x分量，而沿Z方向的分量为零，但是能流密度的瞬时值并不为零,而是在界面层内来回振荡,因此在该介质中，虽有透射场的存在，但不能形成折射光束，入射波的能量全部返回至原介质中。三、全反射的应用在现代社会中，全反射现象应用广泛，如全反射棱镜、折射计、光导纤维传光，又如自行车的尾灯，医院里的内窥镜，潜望镜以及望远镜等等，全反射被运用于生活生产实际的各个方面，包括通讯、医疗等。现在就几点进行深入分析。3.1光导纤维光导纤维是一种透明的玻璃纤维丝，由石英、玻璃或特制塑料制成，直径只有1~100μm左右，比头发还纤细。它由芯线和包层组成，内芯的折射率大于包层折射率，光线的入射角大于临界角时,光在芯线和包层界面上不断发生全反射,光从一端传输到另一端，几乎没有...
