光的全反射

一般来说，当光在两种不同的透明材料之间移动时，有些光会被折射，有些会被反射。全内反射是一种光学现象，其中从较高折射率区域传播到较低折射率区域的光线在边界处被完全反射。

考虑入射角逐渐增大时会发生什么：折射角也逐渐增大，直到在临界角处，折射光线将相对于法线定向90°。对于所有大于临界角的入射角，将不会产生折射光线，光线将完全反射回介质中。反射的光线遵循反射定律。

图：临界角是指折射角为90°的角。超过这个入射角，没有光被折射，所有的光都被反射回材料中。

全内反射效应解释了为什么钻石比其他材料更闪闪发光。由于钻石的折射率相对较高（通常为2.42），临界角很小（约24.4°），因此光线在以足够陡的角度撞击钻石之前通常会经历多次内部反射。钻石通常由珠宝商以这样的方式塑造，即光线只集中在钻石表面可以出射的几个地方，从而有助于闪闪发光。光的散射也有助于形成明亮的颜色阵列，这些颜色通常可以从形状良好的钻石表面看到。

全内反射的另一个重要应用是光纤技术。光纤充当光线通过一系列全内反射的“管道”。这样，即使光纤弯曲和扭曲，光也会沿着光纤的长度传输。光纤电缆是柔性的，这意味着它们可以将光传输到患者胃部或电机内部等难以进入的区域，并从中收集图像。光纤甚至可以制造得比血管直径小。

光纤电缆在通信方面比铜线和电缆有几个优点。光纤轻便、灵活，与传统的通信布线相比，可以以更低的成本制造。光纤的带宽也比铜线大，这意味着每单位时间可以传输更多的信息。与电信号不同，光也不受温度波动或附近磁场的影响，因此干扰和“噪音”不那么令人担忧。