【什么叫临界角】在光学中，临界角是一个非常重要的概念，尤其在光的折射和全反射现象中具有关键作用。临界角是指当光线从光密介质进入光疏介质时，折射角达到90度时的入射角。此时，光线不再进入第二种介质，而是沿着两种介质的界面传播，这种现象称为全反射。
一、临界角的定义
| 概念 | 定义 |
| 临界角 | 当光线从光密介质（折射率较高）进入光疏介质（折射率较低）时，折射角为90°时的入射角。 |
二、临界角的产生条件
临界角的出现需要满足以下两个基本条件：
1. 入射光线必须从光密介质进入光疏介质
即：n₁ > n₂（n₁为入射介质的折射率，n₂为折射介质的折射率）
2. 入射角必须大于或等于临界角
此时，光线将发生全反射，而不会进入第二种介质。
三、临界角的计算公式
临界角 θ_c 可以通过斯涅尔定律推导得出：
$$
\sin(\theta_c) = \frac{n_2}{n_1}
$$
其中：
- n₁ 是光密介质的折射率；
- n₂ 是光疏介质的折射率；
- θ_c 是临界角。
如果 $ \frac{n_2}{n_1} \geq 1 $，则没有临界角，因为光线无法发生全反射。
四、常见物质的临界角举例
| 光密介质 | 光疏介质 | 折射率比（n₁/n₂） | 临界角（θ_c） |
| 水 | 空气 | 1.33 / 1.00 ≈ 1.33 | 约 48.6° |
| 玻璃 | 空气 | 1.5 / 1.00 = 1.5 | 约 41.8° |
| 金刚石 | 空气 | 2.42 / 1.00 = 2.42 | 约 24.4° |
| 玻璃 | 水 | 1.5 / 1.33 ≈ 1.13 | 约 65.5° |
五、临界角的应用
1. 光纤通信
光纤利用全反射原理传输光信号，确保光在光纤内部不断反射而不逸出。
2. 棱镜成像
在光学仪器中，棱镜可以利用临界角实现光线的定向反射，如望远镜、显微镜等。
3. 游泳池底部的“水下世界”
人在水下看水面外的物体时，由于临界角的存在，只能看到一个圆形的“窗口”。
六、总结
临界角是光学中描述光线从光密介质进入光疏介质时，发生全反射的最小入射角。它的存在与两种介质的折射率密切相关，且在光纤、棱镜、水下视觉等领域有广泛应用。理解临界角有助于深入掌握光的传播规律及光学器件的工作原理。
如需进一步了解全反射、斯涅尔定律等内容，可参考相关物理教材或实验演示。
