目录

概述

折射规律

相关规律

折射机理

折射率

光的折射
中文名
光的折射
外文名
refraction of light
解 释
光线在不同介质的交界处发生偏折
光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,从而使光线在不同介质的交界处发生偏折的现象。属于光的折射现象。
光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处,只是反射光返回原介质中,而折射光线则进入到另一种介质中。在折射现象中,光路是可逆的。
一般来讲,在两种介质的分界处,不仅会发生折射,也发生反射。例如在水中,部分光线会反射回去,部分光线会进入水中。反射光线光速与入射光线相同 ,折射光线光速与入射光线不相同。
1
折射光线和入射光线分居法线两侧(法线居中,与界面垂直)
图一 光的折射
2
折射光线、入射光线、法线在同一平面内。(三线两点一面)
3
折射角的正弦与入射角的正弦之比为常数(折射定律)。
当光线从空气斜射入其它介质时,折射角小于入射角。
4
当光线从其他介质斜射入空气时,折射角大于入射角。(以上两条总结为:谁快谁大。即为光线在哪种物质中传播的速度快,那么不管那是折射角还是入射角都是较大的角,在真空中的角度总是最大的)
5
在相同的条件下,折射角随入射角的增大(减小)而增大(减小)
6
折射光线与法线的夹角,叫折射角。
7
光从空气斜射入水中或其他介质时(真空除外,因为在真空中光不能发生偏折),折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。
8
光从空气垂直射入水中或其他介质时,传播方向不变。
1
光垂直射向介质表面时(折射光线、法线和入射光线在同一直线上),传播方向不变,但光的传播速度改变。
2
在光的折射现象中,光路是可逆的。
3
不同介质对光的折射程度是不同的。气体>液体>固体(折射角度){介质密度大的角度小于介质密度小的角度}
4
光从一种透明均匀物质斜射到另一种透明物质中时,折射的程度与后者分析的折射率有关。
5
光从空气斜射入水中或其他介质时,折射光线向法线方向偏折。
6
入射角的正弦值与折射角的正弦值的比等于光在两种介质中的速度比、波长比。
即$\sin i/ \ sin r =v / v‘=n=λ / λ’$($n$为折射率,$λ$为波长)
光从介质1射入介质2发生折射时,入射角与折射角的正弦之比叫做介质2相对介质1的折射率,即“相对折射率”。
光波是一种特定频段的电磁波。光在传播过程中有两个垂直于传播方向的分量:电场分量和磁场分量。当电场分量与介质中的原子发生相互作用,引起电子极化,即造成电子云和原子荷重心发生相对位移。其结果是一部分能量被吸收,同时光在介质中的速度被减慢,方向发生变化,导致折射的发生。
反射和折射不能用粒子性解释,应用经典粒子理论得到的折射速度不同。在经典波动光学之中能有较好的解释。在利用近代理论解释光的折射和反射过程中,也不能理解为粒子碰撞。实际上可以理解为部分光子透射、部分光子反射。但是如果想问是哪个光子反射、哪个光子折射,实际上是办不到的。因为光子只代表电磁场能量分布,其出现多少代表了电磁场的能量大小。在光入射到物质表面时,部分电磁场能量透射,形成折射光,部分电磁场能量反射,因此在折射和反射方向都能探测到光子。
相对折射率
光从介质1射入介质2发生折射时,入射角i与折射角r的正弦之比n21叫做介质2相对介质1的折射率。
公式$$n_{21}=\frac{\sin i}{\sin r}=\frac{n_{2}}{n_{1}}=\frac{v_{1}}{v_{2}},$$式中的 $v_{1}$ 和 $v_{2}$ 分别代表光在介质1和介质2中的传播速度大小,i和r代表入射角和折射角。
真空的折射率等于 1 ,两种介质的折射率之比称为相对折射率。例如,第一介质的折射率为 $n_{1}$ ,第二介质的折射率为 $n_{2}$ ,则 $n_{21}=n_{2} / n_{1}$ 称为第二介质对第一介质的相对折射率。某介质的折射率也是该介质对真空的相对折射率。于是折射定律可写成如下形式。 $n_{1} \sin \theta_{i}=n_{2} \sin \theta_{t}$ 两种介质进行比较时,折射率较大的称光密介质,折射率较小的称光疏介质。
绝对折射率
光从真空射入介质发生折射时,入射角i与折射角r的正弦之比n叫做介质的“绝对折射率”,简称“折射率”。它表示光在介质中传播时,介质对光的一种特征。
公式$$n=\frac{\sin i}{\sin r}=\frac{c}{v},$$ $c$为真空中的光速,$v$为介质中的光速。由于$c > v$,所以$n > 1.$
对折射率的理解
(1)公式 $n=\frac{\sin \theta_{1}}{\sin \theta_{2}}$ 中, 不论光是从真空射人介质, 还是从介质射人真空, $\theta_{1}$ 总是真空中的光线与 法线间的夹角, $\theta_{2}$ 总是介质中的光线与法线间 的夹角。 (2)折射率由介质本身的性质和光的频率决定, 与 人射角、折射角的大小无关。 (3)折射率不仅反映了介质对光的折射本领, 也反 映了光在介质中的传播速度的大小, $v=\frac{c}{n}$ 。 (4)同一种介质中, 频率越大的色光折射率越大,传 播速度越小。 (5)光从一种介质进人另一种介质时, 频率不变, 波 长、光速改变, 可根据 $n=\frac{c}{v} 、 v=\lambda f$ 判断。
解决光的折射问题的思路
(1)根据题意画出正确的光路图。 (2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系, 要注 意人射角、折射角均以法线为标准。 (3)利用折射定律、折射率公式求解。 (4)注意: 在折射现象中光路是可逆的。
目录
概述
折射规律
相关规律
折射机理
折射率