光的折射现象应用分析

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摘要：当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折，这就是光的折射。此外，全反射是光折射的一种特例。光的折射还伴随着两个很重要的概念，那就是介质的折射率和著名的斯涅尔定律（折射定律）。光的折射具有很广泛的应用，小到日常生活中的放大镜，望远镜，大到医疗仪器，现代化汽车灯具，工业生产。本文将会结合光的折射原理详细介绍下面几种折射的应用：光的折射在增加汽车安全行驶距离上的应用，利用光的折射法快速测量牛乳糖质量分数的应用，全反射以及在光纤上的应用。65465

毕业论文关键词：折射，折射定律，牛乳糖，汽车安全，光纤

Abstract: when light passes from one medium into another medium, direction changes, enabling deflection occurs at the junction of light in different media. this is the refraction of light. In addition, the total internalreflection is a specialcase of light refraction. Refraction of light is accompanied by two very important concepts, and that is the refractive indexofthe medium and the famous Snell'slaw (the law of refraction). Refraction of light has a wide range of applications, such as magnifying glasses,telescopes, large medical equipment, automotive lighting,industrial production and so on. Introductions will be given by the theory of the refraction of light on therefraction of light in the increasing application of safe driving distance light refraction method for rapid measurement of concentration of nougat,total internalreflection and its application in optical fiber.

Key words: refraction, refraction law, nougat, car security, fiber optic

1 引言 4

2 光的折射和全反射 4

3 折射定律的推导 5

4 介质折射率的测量方法 6

4.1 全反射法（折射极限法）6

4.2 最小偏向角法7

4.3 v型棱镜法8

4.4 折射率测量新技术9

5 光的折射应用分析9

5.1 光的折射在测量牛乳乳糖质量分数的应用9

5.2 光的折射在增加汽车安全行驶距离上的应用13

5.3 全反射在光纤通信上的应用15

结论18

参考文献19

致谢20

1．引言

光是一种电磁波，在传播过程中存在电场分量和磁场分量，它们都与传播方向垂直，也就是两两垂直。当电场分量在传播时与各原子产生作用，使电子极化，这引发了负载中心与原子中的电子云的相对位移。结果导致部分能力被吸收，光速增加，方向改变，从而导致折射的发生，这就是光的折射的本质。光的折射在工农业中都有很重要的应用。文献综述

2.光的折射与全反射

光折射的成因可由惠更斯原理来解释。如图1，一列平行光波由介质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，当与临界面存在某角度入射时，波线a到达临界面A点的同时波线b恰好传到B点。继而波线a在临界面的A点构成一个子波源，分别向介质1和介质2以圆周式向四处传播，并且波速保持不变。我们假定光波在介质1中的传播速度大于在介质而中的传播速度。若波线b由B点传播到B点用时t,那么在t内，由于在相同介质中的波速保持不变,半圆A在介质1的半径就是子波源A向前传播的距离，同时也是波线b由B点传播到B’点的距离，形成了波的反射。而子波源A向介质2传播的波前与A的距离却小于BB，因为波在介质2的传播速度小于介质1.，从而形成波的折射。波前b来到临界面上的B’后也会以子波源的方式向四周发射波，所以B传播的波前可以看作就是B这个点。由Huygens原理可知，连接B’的波前（即点B’）与A在介质1和介质2中传播的波前（即过B’分别作两个半圆的切线B’M和B’N，切点分别为M，N，图中所示绿色直线）则切线B’M和B’N就是波前的包络面（即折射和反射后所形成的新的波前），所形成两条的新的波线总是垂直于包络面，即AM⊥B’M，AN⊥B’N。则射线AN就是光线a的折射光线，射线AM就是光线a的反射光线。