全反射实验台

光为什么能留在纤维里?

入口角 α 指光进入芯层后的方向与光纤轴线的夹角;到达水平边界时,入射角为 i = 90° − α。

正常导光
边界入射角 i = 80.0°|临界角 C = 75.2°
光线在光导纤维中的传播光路 深靛色芯层位于浅灰色包层中,暖黄色光线按当前参数发生全反射或折射进入包层。 包层 芯层 光纤轴线
观察黄色光路:若它穿过芯层边界进入灰色包层,便已经失去“由芯层约束导光”的状态。

目标挑战:让光留下

开始后会给出一组不能导光的参数。调节三项,让光线到达右端前始终不进入包层。

尚未开始 先观察三组预设,再试着独立修正条件。

把画面翻译成物理条件

n芯 > n包

光必须从光密介质射向光疏介质,才可能发生全反射。

sin C = n包 / n芯

只有在芯层折射率更大时,临界角 C 才有意义。

i = 90° − α

入口角相对轴线增大,边界入射角反而减小。

i > C

本实验按“严格大于临界角”判定全反射;等于时为临界状态。

记住:n芯 > n包 只是必要条件之一;光还必须以足够大的边界入射角到达界面。