光的全反射及临界角

光的全反射是光从光密介质射向光疏介质时发生的特殊现象。当入射角增大到特定角度时，光线不再进入第二种介质，而是全部返回原介质。这个特定角度就是临界角，计算公式为临界角=arcsin(n2/n1)，其中n1是光密介质折射率，n2是光疏介质折射率。光纤通信利用这一原理，光线在光纤内部不断全反射传输信号，损耗极小。钻石闪耀也是全反射的结果，光线在钻石内部多次反射后从顶部射出，显得璀璨夺目。

临界角的大小取决于两种介质的折射率差异。水的临界角约为48度，玻璃约为42度，钻石为24度。潜水员从水下看水面，超过临界角时会出现全反射，导致上方水面像镜子一样反射。医生使用的内窥镜利用全反射原理，光线沿着弯曲的玻璃纤维传输，照亮人体内部难以直接观察的区域。全反射现象在自然界中也很常见，沙漠中的海市蜃楼就是光线在高温空气层中发生全反射形成的视觉错觉。