當光從一種媒質進人另一種媒質，一部分光會返回原來的媒質，這種現象稱為光的反射,返回原來媒質的光線稱為反射光線。而另一部分光則會進入另一種媒質,傳播方向發生偏折，這種現象稱為光的折射,進人另一種媒質傳播的光線稱為折射光線。
當光發生反射時，反射光線和人射光線分别在法線的兩側,并且反射角等于入射角。當光發生折射時，如果光是由光疏媒質進入光密媒質,光的傳播速度會減慢,這時折射角小于入射角，折射光線向法線偏折:如果光是由光密媒質進入光疏媒質,光的傳播速度會增加,這時折射角大于人射角，折射光線離法線偏折。這裡的“光密”和“光疏”隻是兩個相對的名稱,水對空氣來說,水為光密媒質,但水對玻璃來說,水卻是光疏媒質。
那麼什麼是光的全反射呢?當光從光密媒質射到光疏媒質時,例如,人射光線從水中進入空氣時,折射角大于人射角。并且随着人射角的增大折射角也跟着增大,當人射角增大到一定限度時，折射角增大為90°,這時折射光線将沿着水面射出,因此光線不能發生折射而被界面全反射，這時的入射角稱為臨界角。光由水進人空氣的臨界角約為485°光由金剛石進入空氣的臨界角隻有240°。
現在我們知道,光從光密媒質(例如水、玻璃)進入光疏媒質(例如空氣)時如果入射角大于臨界角，此時所有光線全部由分界面折回原來媒質的現象，就是全反射。
在自然界中,全反射是常見的現象。例如,露水或噴泉的水珠總是顯得格外明亮耀眼，這就是光在水珠内發生全反射的緣故。又如,彩虹的形成,海市蜃樓的成因，都與全反射現象有關。
1870年，英國科學家丁達爾做了一個有趣的實驗:他在一個玻璃容器的側壁開了一個小孔，并讓水從小孔處流出,然後再讓一束細光束沿着正對着小孔的水平方向射入水中。這時，人們驚訝地看到:發光的水從小孔中流出來,水流彎曲,光線也随着彎曲。表面上看來,光線好像走着彎路,但是，事實上光線還是沿直線傳播的，隻是因為光在彎曲的水流内表面上發生了多次全反射,所以看上去就覺得光線是彎曲的。
光導纖維就是根據這一原理制造的。科學家将石英玻璃拉成直徑隻有幾微米到幾十微米像蛛絲一樣的玻璃絲,然後再包上一層相對于玻璃來說是光疏媒質的材料。隻要入射角滿足一定的條件，光線就可以在光導纖維中彎彎曲曲地從一端傳到另一端。在醫學上,光導纖維可用來制造檢查胃、食道十二指腸的窺鏡。科學家還将數以萬計的光導纖維排成一束做成光纜,用光纜代替電纜用于光通信。随着信息技術的發展,光通信有着廣闊的發展前途。
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