光的折射的三个公式为:
1. 折射定律:n1 = \frac{sin\theta1}{sin\theta2},其中n1和n2分别为两种介质的折射率,θ1和θ2为光在介质中传播方向与法线和入射方向之间的夹角。
2. 斯涅尔折射定律:n = \frac{n_{1}n_{2}}{n_{1} - n_{2}} \cdot \frac{sin\theta_{2}}{sin\theta_{1}},其中n为介质的折射率,θ1和θ2为入射角和折射角。
3. 菲涅尔公式:\frac{sin\theta_{2}}{sin\theta_{1}} = \frac{n_{eff}}{n_{1}},其中\theta1和\theta2分别为入射角和折射角,n1为介质折射率,n2为空气折射率。
以上就是光的折射的三个公式,其中折射定律是实验定律,而斯涅尔折射定律和菲涅尔公式则是推导公式。这些公式在光学实验和计算中经常被使用。
例题: 一束光线从空气垂直入射到水面,在水面下的某一点发生折射,如图所示。请根据光的折射定律,计算出该光线在水中的传播速度以及入射角和折射角的大小。
图示: 一束光线从空气垂直入射到水面,在水面下的某一点发生折射。
公式应用:
1. 根据光的折射定律,入射角和折射角之间的关系为:n = 入射角 / 折射角,其中n为介质的折射率,入射角为i,折射角为r。
2. 已知光线垂直入射到水面,因此入射角i为0度。
3. 已知光线在水中的折射角r可以通过测量得到。
4. 根据光速公式c = λf,其中c为光速,λ为波长,f为频率,可以求出光在水中的传播速度v = c / n。
解答:
1. 已知光在水中的折射角r为30度。
2. 根据光的折射定律n = 1 / 介质的折射率,可以求出介质的折射率n = 1 / (sin(i) / sin(r)) = 1 / (sin(0) / sin(30)) = 2。
3. 光在水中的传播速度v = c / n = 3 × 10^8 m/s / (2) = 1.5 × 10^8 m/s。
4. 由于光垂直入射到水面,因此光在空气中的波长λ = c / v = 3 × 10^8 m/s / (1.5 × 10^8 m/s) = 2 m。
所以,入射角i为0度,折射角r为30度,光在水中的传播速度为1.5 × 10^8 m/s,光在空气中的波长为2米。
请注意,这只是一种可能的解答方式,实际应用中可能需要根据具体情况进行调整。