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    光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般情况下会发生变化,通常这种现象我们称之为光的折射现象。

    1.2 光的折射规律文献综述

    光从空气斜射入水或其他介质中时,折射光线与入射光线、法线在同一平面上,折射光线和入射光线分居法线两侧,折射角小于入射角,入射角增大时,折射角也随着增大。当光线垂直射向介质表面时,传播方向不变。在折射中光路可逆。

    那么光在折射时应该遵循哪些规律呢?如图一所示,让光束由一介质斜着射向另一种介质表面,例如,从空气射向水,或者从水射向玻璃,我们研究入射光的折射情况。图中入射光线与法线间的夹角α叫做入射角,折射光线与法线间的夹角γ叫做折射角。实验表明,当入射角变化时折射角也随之变化。

    1621年,荷兰数学家斯涅耳在分析了大量数据后终于找到了两者之间的关系,这也就是我们后来所学到的折射定律:(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

     式中n12是比例常数。

    事实表面,在光的折射现象中,当光从水中斜着射入空气时也会发生偏折,而且当光线沿着图一折射光线的反方向射进空气时,也会沿着入射方向射出。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。

    当光从第一种介质射入第二种介质中时,通常情况下入射角的正弦与折射角的正弦之比n12是个常数,它与入射角、折射角的大小无关,只与两种介质的性质有关。在实际应用中,遇到最多的情况就是光从空气射入某种介质,或者从某种介质射入空气,而空气对光的传播的影响很小,可以作为真空处理。因此,我们只讨论光从空气射入介质的情形。所以这个时候,常数n12可以简单的记作n。

    对于不同的介质来说,常数n是不同的。比如,光从空气射入水中,n=1.33;光从空气射入某种玻璃时,n=1.50。可见常数n与介质有关系,是一个反映介质的光学性质的物理量,常数n越大,光线从空气斜射入这种介质时偏折的角度越大。

    光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率,用符号n表示。

    研究表明,光在不同介质中的速度不同;某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比,即

    n=c/v

    由于光在真空中的传播速度c大于光在任何其他介质中的传播速度v,所以任何介质的折射率都大于1。所以,光从真空射入任何介质时,入射角总是大于折射角。

    1.3 如何理解及运用光的折射现象

    光的传播需要介质,介质又是由各种不同的物质组成,由于这些物质的折射率不同,所以光线通过他们传播时,路线自然而然的会发生一定的改变,而不是一直保持直线传播,这种现象就形成了我们平常所说的光的折射。正是由于光的这种折射现象,才形成了自然界中多姿多彩的自然现象,比如说古人用钢叉在河里面叉鱼的时候,钢叉叉向鱼的位置并不是我们眼睛所看到的位置,否则就算使出浑身解数我们也是徒劳而获,要让钢叉叉到鱼,这钢叉叉的正确位置应该是我们眼睛所看到鱼位置的下方一点,这其中的原理便是光的折射现象在作怪,又例如当我们不小心将筷子放进盛满水的杯子的时候,你会惊奇的发现,筷子看上去好像莫名的折断了,然而当你拿出来的时候,筷子却完好如初,这其中也是蕴含着光的折射现象。正所谓大千世界无所不有,很多时候人眼往往会欺骗我们,我们人眼所看到的物理的位置不一定就是真的物理位置。

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