文档介绍：从光的全反射理论到胃镜
全反射: 光由光密(即光在此介质中的折射率大的)媒质射到光疏(即光在此介质中折射率小的)媒质的界面时,全部被反射回原媒质内的现象。
Total reflection of light: from denser (. light in this medium refractive index larger ) medium shot to optically thinner ( . light in this medium small refractive index of the medium interface ), all to be reflected back to the original media phenomenon.
【工程背景】
胃镜是医生用于观察胃病患者胃部发病情况的工具,是医生在给决定对病人采用什么方法治疗的重要依据之一。
在十九世纪50年代中期,因饮食卫生和进食不规律而导致患有胃部疾病的人越来越多。其中一部分人通过药物减轻并治愈了疾病,有的则需要通过手术进行治疗。但是医生无法直观地得知病人的病情,只能通过病人的自述和多年的经验进行判断。难免会失误,于是胃镜诞生了。最早的胃镜是德国人库斯莫尔在1868年借鉴江湖吞剑术发明的库斯莫尔管,它其实就是一根长金属管,末端装有镜子。但因为这种胃镜容易戳破病人食道,因此不久就废弃了。1950年,日本医生宇治达郎成功发明软式胃镜的雏形——胃内照相机。他给全世界胃病患者带来了福音,使得胃部疾病的诊断更加准确,医疗手段更有效果。
【物理知识】
光由光密介质(Optically denser medium);射入光疏介质(Optically thinner medium);时,同时发生反射和折射,折射角大于入射角,随着入射角的增大,反射光线越来越强,折射光线越来越弱,当折射角增大到90°时,折射光线完全消失,只剩下反射光线,这种现象叫做全反射。
公式为n=sin90`/sinc=1/sinc
sinc=1/n(c为临界角)
凡是光从光密介质(即折射率高的介质)射入光疏介质(即折射率低的介质)时,只要入射角大于某一数值,在他们的界面上都会发生全反射,这个数值的入射角叫做临界角。
All the light from the optically denser medium (., high refractive index medium ) into optically thinner medium (., low refractive index of the medium ), as long as the angle of incidence is greater than a certain value, at their interfaces can produce total reflection, the numerical values of the incident angle is called the critical angle
根据临界角;的定义,可以求出光从折射率;为n1的光密介质进入折射率为n2的光疏介质时的临界角。设入射角为α0时,折射角为90°,如图所示,由折射定律;可得