在物理学中，全反射是指光线在介质（如空气、水、玻璃等）内部发生的完全反射。例如，在钻石中就会发生光线的全反射现象。由于钻石拥有多个反射面，光线在其内部能够发生全反射。当光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角时，就会发生全反射。全反射现象在望远镜、双筒望远镜、潜望镜等光学设备中有着广泛的应用。在本文中，让我们一起来探讨全反射的概念，包括光的全反射定义、临界角、相关实例以及常见问题！
什么是全反射？
> 当一束光线处于具有较高折射率的介质中，并在两种介质的边界处发生完全反射时，这种现象被称为全反射。
这是因为当玻璃杯中有水时，硬币发出的光线以一定的角度穿过玻璃到达我们的视线。此外，当向玻璃杯中加水时，来自硬币（原文为coil，此处依语境修正为硬币）的光线以大于临界角的角度照射到玻璃内壁。玻璃内部将光线100%反射回来。这就是所谓的全反射。
发生全反射的条件
当光束从光密介质射向光疏介质时，会发生这种现象。全反射发生在以下两种情况中：
- 当光线从光密介质射向光疏介质时。
- 如果入射角大于临界角。
全反射公式
让我们考虑下面的情况。一束光从水介质传播到空气中。光线将在两种介质相遇的点发生折射。当光线从具有较高折射率的介质进入具有较低折射率的介质时，折射光束会偏离法线。
- 入射光束以一定的入射角折射，使其沿水面传播。
- 临界角就是发生这种情况时的入射角。在这里，折射角为 90°。
- 当入射角大于临界角时，入射光线被反射回介质中。这一事件被称为全反射。
全反射的公式表示为：
> n1 ⁄ n2 = sin θ1 ⁄ sin θ2
>
>
>
>
>
> 其中，
>
>
>
> – θ1 是入射角，
> – θ2 是折射角，
> – n1 是光密介质， &
> – n2 是光疏介质。
临界角
临界角定义为在介质内部仍可能发生折射的最大入射角。因此，当折射角为90度时，且折射光线即将转变为全反射时的入射角被称为临界角。
> 从数学上讲，全反射的临界角定义为，
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>
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> θc = sin−1(n2 ⁄ n1)
>
>
>
>
>
> 其中，
>
>
>
> – θc 是临界角。
> – n1 是光密介质， &
> – n2 是光疏介质。
全反射实例
!Total Internal Reflection Examples
光纤中的全反射
当入射光束产生的角度大于临界角时，光线照射到包层上就会发生全反射。光纤彻底改变了信号在城市、国家和大陆之间传输的速度，使电信成为最快的信息传输形式之一。内窥镜也使用了光纤。
海市蜃楼中的全反射
这是一种光学错觉，导致在沙漠或道路上的短距离内出现水层。海市蜃楼是全反射的一个例子，它是由于大气折射而发生的。
钻石中的全反射
当光线射入钻石时，它们会在钻石的所有切面上完全内反射。对于从钻石射向空气的光束，临界角仅为 24°。因此，大多数入射光子都会经历全反射。
此外，钻石通常经过切割，使得当光束射入其中时，它会在多个面上受到全反射。当任何面的入射角小于（此处原文截断，意指若入射角设计得当）…