柯学还是科学？谈谈柯南中的科学奥秘——全反射(5)

光导纤维内部的结构如下，结合全反射的条件我们可以发现，光纤内层材料的折射率需要比外层材料的大。并且要让光能够在光纤内完成多次全反射，使光仅有少量能量损失地顺利传导到远处，需要它们的折射率之比越大越好（实际却难以找到折射率非常大的透明介质纤维），且光进入光纤的角度也需要比较小（以保证光传到内外层介质界面时的入射角较大），光纤的弯曲程度也不能太大。

再讲一个大家比较熟悉的自然现象——海市蜃楼。海市蜃楼一般出现在海洋或沙漠中，这是因为海洋或沙漠上空的空气密度变化比较大。我们初中学过比热容的概念，它反映了物质温度变化的难易程度。水的比热容很大（吸放热时温度不易变化），因此在炎炎夏日的正午时刻，虽然海面上空的空气温度升得很高，但海水温度变化却没那么大，接近海面的空气温度比较高处的空气温度低。由热胀冷缩，越往上空气密度越低，则从海平面到上空，空气对光的折射率也逐渐变低。在海上或海岸边的物体所反射的光斜向上传播时，由于折射率的不断变化会不断发生微小折射，若海面和高空空气密度相差足够大，就有可能在某一高度处入射角达到临界值，从而发生全反射，光线便传播到远处的海面上。而我们人眼会认为光就是一直沿着直线传播的，因此会看到好像海面上凭空出现了空中楼阁或船舶一样。