射线光学分析方法

入射光线
反射光线
第1种媒质（n1） 分界面 第2种媒质（n2） n1＜n2
Θ入Θ反
Θ折
法线
折射光线
光的全反射现象
入射光线
第1种媒质（n1）
ΘC
分界面
第2种媒质（n2） n1＞n2
法线
反射光线
全反射定律：
折射光线
当入射角度增大到某一 角 度时，折射角可以获 得最 大值90°，此时可认 为无折 射光存在，所有 的入射光 都被反射，称 为全反射现 象，满足全 反射现象的最 小角度称 为全反射的临界 角ΘC。
n12 n22 sin 1 n0
n2 n 2 sin 1 n 2
1
2
1
数值孔径为
NA n0 sin a
n12
n2 2
n 1
2
式中，n1,n2 分别为纤芯和包层的折射率，Δ 为相对折射率差。
、
Snell定律
射线光学理论中，对于恒定折射率n1和n2区域 边界处光的反射和折射规律可写成：
反射定律： 入 反
折射定律： n1 sin 入 n2 sin 折
式中n1、n2为介质的折射率， 入 、 反、 折分别是光线的入射 角 、反射角和折射角。
W. Snell 1580-1626
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光线的反射和折射
2. 阶跃折射率中的光线
利用上述的射线分析方法，可以直观地对光纤 的传光原理进行解释。
此处亦有折射现象，如何 由光纤内部的全反射条件 推导处此处的入射条件？
思考：如果光纤发生弯曲 或形变会有什么结果？
光纤轴 线方向
n1＞n2
纤芯（n1） 包层（n2）
最大接收角和数值孔径
最大接收角
a sin 1
2.2 射线光学分析方法
从光的微粒说到波粒二象性理论
牛顿 1643～1727
拉普拉斯 1749～1827
菲涅尔 1788～1827
爱因斯坦 1879～1955
1. 射线光学理论分析法
用光射线代表光信号传输轨迹的方法称为射线光学（几 何光学）理论分析方法，其成立的近似条件是相比于光 纤的纤芯尺寸，光信号的波长非常短且趋于0。