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光的折射

发布时间:2019-06-08 18:40 来源:未知 编辑:admin

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  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。(光在真空中偏折角度最大)

  特性: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。由于光在两种不同的物质里传播速度不同,故在两种介质的交界处传播方向发生变化,这就是光的折射。在折射现象中,光路是可逆的。

  注意:在两种介质的分界处(不过有时没有),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。

  2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。(三线、当光线从空气斜射入其它介质时,角的性质:折射角(折射率大的一方)小于入射角(折射率小的一方)(不能反着说);(在真空中的角总是大的,其次是空气,注:不能在考试填空题中使用)

  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)

  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。

  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。

  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、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。

  点形成一个子波源,分别向介质1和介质2以圆周式向四周发射波,其波速不变,依然和之前的波线

  的波速等相等,只是以圆周形式向四周发射波。我们假设光波在介质1中的传播速度大于在介质2中的传播速度。若波线

  ’后,也将会以子波源的形式向四周发射波,所以B’传播的波前可以看作就是

  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

  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:sin∠4/sin∠3=

  光和物质间的相互作用力使光的运动方向发生改变即折射。近代物理学指出,我们平时所说的光是一种没有静质量、体积非常小、运动速度比较高的物质。光和其它物质有相同的性质。

  在宇宙中,光经过天体附近区域时,光和天体间的相互引力作用使光运动路线向天体方向较显著弯曲(折射)。

  2.1.其中一种相互作用力是“动斥力”作用:无论光以何种角度射入介质都会和介质发生同样大小的“动斥力”相互作用(都须要做同样大小的入射功),光射入介质后速度都要降低。由图看出光进入介质后平行于界面的速度仅剩下

  。光进入介质与磁体进入闭合的电磁线圈的过程相似,它们都要和对方发生“动斥力”相互作用,都要做入射功,都要降低入射速度。

  点和介质的另一种相互作用力是光和界面间的相互引力:如图二所示:该图是约放大10倍的示意图,OC线m。光原来没有垂直于界面的运动速度,光在介质中垂直于界面的速度

  用“光和物质间相互作用力理论”计算光折射的方法比用“光折射定律”计算更快捷。

  以图三为例,图三是光折射实况缩小约10倍示意图,光在介质内外各有一秒钟的射程,设:光以入射角a=60°射入折射率n=1.5的介质,求光在介质中平行于界面和垂直于界面的速度各是多少?

  “用光和物质间相互作用力理论”计算光在介质中垂直于界面速度的另一种求法更精确:

  通过以上运算我们看到:用“光和物质间相互作用力理论”,计算光折射的数据比用“光的折射定律”计算的更准确。不论在宏观领域观察或是在微观领域观测;不论是在光现象中或是理论计算,均可看出光和物质间的相互作用力是光折射的主要因素。然而,“光和物质间相互作用力理论”的提出要归功于近代物理学中对广义相对论的深入研究。

  称为临界角。若入射角大于临界角,则无折射,全部光线均反回光密媒质(如图

  从这个关系式可以看出,介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小。水的临界角为48.8°,各种玻璃的临界角为32°~42°,金刚石的临界角为24.4°。

  全反射是自然界里常见的现象。例如,水中或玻璃中的气泡,看起来特别明亮,就是因为光从水或玻璃射向气泡时,一部分光在界面上发生了全反射的缘故。

  当光在玻璃中传播时,如果从玻璃射向空气的入射角大于临界角,光就会发生全反射,于是光在玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。这就是光导纤维光原理。1966年,33岁的华裔科学家高锟博士提出一个理论:直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来作为光的波导来传输大量信息。43年以后,高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。

  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。

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