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光的折射定律公式——一般情况和特殊情况

发布时间:2021 年 2 月 3 日
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光的折射定律用于各个领域,并允许您确定光线从一种介质落入另一种介质时的行为方式。不难理解这种现象的特殊性、原因和其他重要的细微差别。了解折射的类型也是值得的,因为这对于法律原理的计算和实际应用非常重要。

光的折射定律公式——一般情况和特殊情况
最明显的例子是用管子或勺子放入一杯清水中。

什么是光折射现象

几乎每个人都熟悉这种现象,因为它在日常生活中广泛存在。例如,如果你看一个透明水库的底部,它总是看起来比实际距离更近。在水族箱中可以看到失真,这个选项几乎每个人都熟悉。但要理解这个问题,我们需要考虑几个重要方面。

折射的原因

光通过的不同介质的特性在这里是决定性的。它们的密度通常不同,因此光以不同的速度传播。这对其属性有直接影响。

光的折射定律公式——一般情况和特殊情况
当阳光穿过棱镜时,它会扩散到光谱的所有颜色中。

当它从一种介质传递到另一种介质时(在它们连接的点),由于密度和其他特征的差异,光会改变其方向。偏差可以不同,介质特性差异越大,最终形成的失真越大。

顺便一提! 当光被折射时,它的一部分总是被反射。

生活中的例子

这种现象的例子几乎随处可见,因此每个人都可以看到折射如何影响物体的感知。最具特色的变种如下:

  1. 如果您将勺子或管子放入一杯水中,您可以在视觉上看到物体从两种介质的边界开始不再是直的和偏离的。这种视错觉最常被用作示例。
  2. 在炎热的天气里,沥青经常会产生水坑效应。这是因为在温差很大的地方(靠近地面本身),光线会发生折射,因此眼睛会看到天空的轻微反射。
  3. 海市蜃楼也因折射而出现。这里一切都比较复杂,但这种现象不仅在沙漠中发现,在山区甚至在中带也有。另一种选择是当您可以看到地平线后面的物体时。

    光折射定律 - 一般和特殊情况
    海市蜃楼是自然界的奇迹之一,正是由于光的折射而发生的。
  4. 折射原理也用于日常生活中使用的许多物体:眼镜、放大镜、门窥孔、投影仪和幻灯片查看器、双筒望远镜等等。
  5. 许多类型的科学设备通过应用相关法律来工作。这些包括显微镜、望远镜和其他复杂的光学仪器。

什么是折射角

折射角是两种透光性不同的透明介质在交界处因折射现象而形成的角度。它由绘制到折射平面的垂直线确定。

光折射定律 - 一般和特殊情况
如果将密度比水高的液体倒入玻璃杯中,折射角会变大。

这种现象是由两个定律引起的——能量守恒和动量守恒。随着介质性质的变化,波的速度不可避免地发生变化,但其频率保持不变。

折射角取决于什么?

该指数可以变化,主要取决于光通过的两种介质的特性。它们之间的差异越大,视觉偏差越大。

此外,角度取决于发射波的波长。随着此参数的变化,偏差也会发生变化。在某些媒体中,电磁波的频率也有很大的影响,但这种变体并不总是存在。

在光学各向异性物质中,角度受光的偏振及其方向的影响。

折射类型

最常见的是通常的光线折射,当由于介质的不同特性或多或少地可以观察到失真的效果。但也有其他品种并行出现,或者可以看作是一个单独的现象。

当垂直偏振波以一定角度(称为布鲁斯特角)撞击两种介质的边界时,您可以看到完全折射。在这种情况下,根本不会有反射波。

只有当辐射从折射率较高的介质传递到密度较小的介质时,才能观察到完全的内反射。在这种情况下,事实证明折射角大于入射角。即,存在反比关系。并且,随着角度的增加,一旦达到一定的值,该指数就等于 90 度。

光折射定律 - 一般和特殊情况
如果光线以一定的角度落在两种介质的边界上,它可以简单地被反射。

如果进一步增加该值,则光束将从两种物质的边界反射而不会进入其他介质。 正是这种现象被称为全内反射。

另请阅读
光反射定律及其发现历史

 

这里需要说明一下指标的计算,因为公式与标准公式不同。在这种情况下,它将如下所示:

四月=n21

这种现象使得制造光纤成为可能,这种材料可以在无限距离上以其他选择无法达到的速度传输大量信息。与镜子不同的是,在这种情况下,即使有多次反射,也会发生反射而没有能量损失。

光纤结构简单:

  1. 透光芯由塑料或玻璃制成。它的横截面越大,可以传输的信息量越大。
  2. 护套对于反射核心中的光通量是必要的,因此它只能通过它传播。重要的是,在进入光导的点,光束以大于限制的角度下降,然后它将被反射而不会损失能量。
  3. 保护绝缘可防止损坏光纤并保护其免受不利影响。由于这部分,电缆也可以铺设在地下。
光折射定律 - 一般和特殊情况
光纤将信息的传输提升到了一个全新的水平。

折射定律是如何被发现的

这一发现是由 通过 Willebrord Snellius。,荷兰数学家,于 1621 年。经过一系列实验,他能够制定基本方面,这些方面至今几乎没有改变。是他首先注意到入射角和反射角的正弦比的恒定性。

包含该发现材料的第一份出版物是由法国科学家制作的 勒内·笛卡尔。.同时,专家们意见不一,有的认为他使用了斯内利乌斯的材料,也有的认为是他独立重新发现的。

另请阅读

俗称的光色散

 

折射率的定义和公式

入射光线和折射光线,以及通过两种介质交界处的垂线都在同一平面内。入射角的正弦相对于折射角的正弦是一个常数值。这就是定义听起来的样子,表达方式可能不同,但含义始终相同。图形解释和公式如下图所示。

光折射定律 - 一般和特殊情况
配方通用,适用于不同介质。

值得注意的是,指数 折射没有任何测量单位.有一次,在研究相关现象的物理基础时,两位科学家同时—— 克里斯蒂安·惠更斯... 荷兰和法国的皮埃尔·费马得出了同样的结论。据他介绍,入射正弦和折射正弦等于波通过的介质中的速度之比。如果光通过一种介质的速度比另一种介质快,则它的光学密度较小。

顺便一提! 真空中的光速 高于任何其他物质。

斯内利乌斯定律的物理意义

当光从真空中进入任何其他物质时,它不可避免地会与其分子相互作用。介质的光密度越高,光与原子的相互作用越多,其传播速度越低,密度越高,折射率越高。

绝对折射用字母 n 表示,它使我们能够了解光速从真空移动到某种介质时是如何变化的。

相对折射 (n21) 显示了从一种介质移动到另一种介质时光速变化的参数。

该视频通过图形和动画非常简单地解释了 8 年级物理定律。

技术法律的范围

自发现现象和实际研究以来已经过去了很长时间。结果有助于开发和实施用于不同行业的大量设备,值得分解最常见的示例:

  1. 眼科设备。允许进行各种研究和识别病理。
  2. 用于研究胃和内脏器官的设备。您可以在不引入相机的情况下获得清晰的图像,这大大简化并加快了过程。
  3. 由于折射,望远镜和其他天文设备可以让您获得肉眼看不到的图像。

    光的折射定律公式——一般情况和特殊情况
    望远镜镜头中的光线折射使光线集中在焦点上,确保了高精度的研究。
  4. 双筒望远镜和类似仪器也基于上述原理进行操作。这也包括显微镜。
  5. 照片和视频设备,更准确地说,它的光学器件使用光的折射。
  6. 在任何距离上传输大量信息的光纤线路。

视频课:关于光的折射定律的结论。

光的折射是由不同介质的特性引起的现象。可以在它们结合的点观察到,偏转的角度取决于物质之间的差异。这一特性在现代科学技术中得到广泛应用。

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