全反射与光纤Total internal reflection in optical fibers
光为什么能在弯弯的玻璃丝里一路前进？
sin C = n₂ / n₁ sin θmax = √(n₁² − n₂²)高中物理
蓝色：光线，浅色外层：包层
sin C = n₂ / n₁ sin θmax = √(n₁² − n₂²)
光纤由折射率较大的纤芯和折射率较小的包层组成。光从端面射入后，在纤芯与包层的界面上反复反射：只要界面上的入射角不小于临界角 C，就发生全反射，光几乎没有损失地传到另一端。入射角太大时，界面上的入射角小于临界角，每次都有一部分光折射进包层，传不远。
θ端面入射角（°）n₁纤芯折射率n₂包层折射率
t = 0.00 s
速度
临界角 C60.1°
最大入射角 θmax48.4°
末端光强（反射 2 次）100%
每次反射保留的光与入射角
θ 不超过 θmax 时全反射，R = 100%；超过后急剧下降。
想一想
把包层折射率调得更接近纤芯，能接收的最大入射角会怎样变化？
变小。sin θmax = √(n₁² − n₂²)，两者越接近，数值孔径越小；临界角 C 变大，界面上更难满足全反射，所以只有更接近轴线射入的光才能传过去。
模型条件只画经过轴线的光线 · 端面处的反射损失不计 · 未全反射时按菲涅耳公式计算每次反射的比例 · 包层外的再次折射不画
实验记录
调好参数后点“记录当前数据”。多记几组不同参数的数据，就能画出它们的关系并做直线拟合；暂停后在不同时刻记录，还可以研究读数随时间的变化。