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光的折射
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2024-01-08 20:18
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光的折射
阳光照射水面时,我们能够看到水中的鱼和草,同时也能看到太阳的倒影,这说明:光从空气射到水面时,一 部分光射进水中,另一部分光返回到空气中。一般说来,光从第 1 种介质射到该介质与第 2 种介质的分界面时,一 部分光会返回到第1种介质,这个现象叫作光的反射;另一部分光会进入第2种介质,这个现象叫作光的折射(图4.1-1)。光在反射时遵从反射定律,光在折射时遵从什么规律呢 ![图片](/uploads/2024-01/image_20240108c7fae89.png) ## 折射定律 如图 4.1-2, 让一束光由一种介质斜着射向另一种介质, 例如, 从空气射向水中, 人射光线与法线的夹角 $\theta_1$ 称为人射角,折射光线与法线的夹角 $\theta_2$ 称为折射角。光在折射时,折射角与人射角之间会有什么定量的关系? ![图片](/uploads/2024-01/image_202401089f5c133.png) 我们可以通过做类似图 4.1-2 所示的实验, 测量多个人射角和折射角, 找出这些数据之间的关系。1621 年, 荷兰数学家斯涅耳在分析了大量实验数据后, 找到了两者之间的关系, 并把它总结为光的折射定律 (refraction law):折射光线与入射光线、法线处在同一平面内, 折射光线与入射光线分别位于法线的两侧; 入射角的正弦与折射角的正弦成正比, 即 $$ \frac{\sin \theta_1}{\sin \theta_2}=n_{12} $$ 式中 $n_{12}$ 是比例常数, 它与人射角、折射角的大小无关, 只与两种介质的性质有关。我们在初中学过的透镜就是根据光的折射原理制成的。 事实表明, 当光从水中斜射人空气时也会发生偏折,而且当光线沿图 4.1-2 中 $B O$ 的方向进人空气时, 折射光线必沿 $O A$ 的方向射出。也就是说, 与光的反射现象一样,在光的折射现象中, 光路也是可逆的。
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