光的折射现象及应用分析(2)

菜单

2 光的折射

2.1 光的折射现象

自然界中光的折射现象

闪烁的星空

在繁星满天的夜晚看星空，会发现星星一闪一闪的在“眨眼睛”。这是由于地球周围的大气层分布不均匀，星光在传输时会发生折射的，导致星光偏离原来的直线传播路线的缘故。大气层由于受风了的原因在不断地变化中，有时候疏有时候密，星光遇到不同疏密程度的大气，会发生折射，偏离了原来的方向。因此，一会儿星光能射到我们的眼睛里，一会儿星光又无法射到我们的眼睛里，所以我们看到的星星就像在“眨眼睛”一样。

夏天，平静的海面，江面，沙漠或着隔壁滩上，偶尔会看到高大的建筑物，亭台楼阁，树木山峰，行人车马等。古代由于科技的不发达，无法解释这种现象，故以为是传说中的水中的蛟龙（蜃）嘴里吐出的烟雾形成的，因此就叫海市蜃楼或者蜃景。海市蜃楼的产生其实也是光在分布不均匀的大气中传播时发生了特殊的折射即全发射造成的。夏天，由于

海市蜃楼

海面上下层空气的温度和密度不一样，上层空气由于受到阳光的照射而温度高，根据热胀冷缩，下层空气由于温度低从而密度大于上层的空气。阳光穿过空气层时会发生折射现象。因此可以看到海市蜃楼了。同理可得沙漠上海市蜃楼的产生原理。由于上层空气的密度小，

折射率也小。从远处物体射向从远处物体射向地面的光地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射，人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景，仿佛是从水面反射出来的一样。沙漠中行进的行人和驼队总是被这种现象所迷惑，以为自己找到了水源和食物，结果只是望梅止渴，可望而不可即啊。夏天中午的柏油马路上有时候也会出现上述的现象。靠近地面的空气层被不断加热，导致密度小于上层的空气密度。因此会发生折射现象，从远处看就像刚下过雨一样。

生活中光的折射现象

毛玻璃透光倒是不透明，因此浴室和厕所的门窗一般都装上毛玻璃，但是当毛玻璃粗糙的一面淋湿后就会变得透明。光线进入玻璃和从玻璃中透过时都要发生折射，若玻璃的两面都是光滑的，光线在两个面上的折射都是规则的，隔着平整的玻璃就能很清晰地到看到玻璃后面的物体。但是毛玻璃其中有一个面很粗糙，这就导致透过该面的光线发生不规则的折射，所以隔着毛玻璃就不能再看见玻璃后面的物体。但是当毛玻璃粗糙的一面被淋湿后，会变得平整，因此透过的毛玻璃光线就有可能会发生规则的折射，站在毛玻璃的后边也就有可能看清另一边的物体，毛玻璃也就变成了一般的玻璃了。

生活中运用毛玻璃这一特性的地方好多好多。比如婴儿房里可以把灯泡的外壳做成毛玻璃的，这样就可以使灯光的柔和度处处一样。避免了某个方向上灯光太强而伤害婴儿的眼睛。

2.2光的折射原理

2.2.1光的折射原理

光是一种电磁波，它是由相互垂直的磁场分量和电场分量合成的。原子在电场分量的作用下，核外电子被极化，从而导致负载中心和电子云发生位移的偏转。核外电子吸收了部分的电能，导致环绕原子核的速度增大，环绕方向发生了偏折，从而导致折射的发生，这就是光的折射的本质。光折射原因也可以用惠更斯原理（Huygens-Fresnel principle）来解释。

光的折射

如图2-3，一束平行光经介质1射向介质2，光波的两条波线（光线）a，b在介质1中波速、频率等完全一样，光线a，b以一定的角度射向临界面。当波线a到达临界面A点的同时波线b恰好传到临界面的B点。然后波线a在临界面的A点形成一个子波源，分别以圆周式向介质1和介质2发射波。假设光波在介质1中的传播速度大于在介质2中的传播速度。若