物理折射路径公式包括斯涅尔折射定律、菲涅尔公式和全反射。
斯涅尔折射定律:n1sinθ1 = n2sinθ2,其中n1和n2分别是两种介质的折射率,θ1是入射光线和界面法线的夹角,θ2是折射光线和界面法线的夹角。
菲涅尔公式是在考虑介质极化的情况下得到的折射率公式,它对介质极化效应进行了修正。
全反射:当光从折射率小的介质射向折射率大的介质时,会发生全反射。当入射角达到或超过某个临界值时,折射光线完全消失,全部光线都反射回去。
此外,还有杨氏干涉公式和菲涅耳公式等与折射相关的公式。这些公式可以帮助我们理解和应用光的折射现象。
例题:
假设光线从空气(空气的折射率为n1)射入水(水的折射率为n2),请使用折射路径公式计算光线的折射路径。
cosθ = cosαcosβ
sinθ = sinαsinβ
n1sinθ = n2sin(θ - α)
将已知条件代入公式中,可以得到:
n1sinθ = n2sin(θ - α)
其中,n1 = 1.0(空气的折射率),n2 = 1.33(水的折射率),θ为光线与水平方向的夹角,α为空气和水之间的夹角,β为光线与水面的夹角。
将上述数据代入公式中,可以得到光线的折射路径。具体来说,光线将沿着折射率较大的介质(即水)传播,并且与水平方向的夹角将减小。
需要注意的是,上述公式仅适用于光线垂直射入介质的情况。对于非垂直入射的情况,需要使用更复杂的折射路径公式来计算光线的折射路径。