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光的折射角和入射角是成关系吗?

更新时间:2023-12-29 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

公元二世纪光的折射定律是谁发现的,埃及人托勒密(90—168)通过实验研究了光的折射现象。zPn物理好资源网(原物理ok网)

1.实验设计:托勒密的实验设计如图所示:在一个圆盘上装上两把能绕盘中心S旋转的中间可以活动的卷尺.将圆盘面垂直立于水底,海面抵达圆心处。zPn物理好资源网(原物理ok网)

2.实验方式:实验时转动两把直尺使之分别与入射光线和折射光线重合。之后把圆盘取出,分别根据尺的位置测出入射角和折射角。zPn物理好资源网(原物理ok网)

3.实验结果:托勒密通过上述的方式测得从空气中射入水底的光线折射时的一系列对应值为:zPn物理好资源网(原物理ok网)

4.数据剖析:托勒密通过剖析以上数据,得出推论:折射角和入射角是成反比关系。明天我们晓得这个推论是不正确的,它只有在入射角很小的情况下才近似创立。zPn物理好资源网(原物理ok网)

5.留给我们的思索:从托勒密的实验设计实验方式到实验数据的搜集可以说是完全正确的.他的实验结果也是相当精确的,与现代值几乎没有多大的差异。并且托勒密可惜的是无法从正确的数据中发觉正确的规律,从这儿可看出对实验数据正确处理,加上正确理论的指导在发觉规律中的重要性。托勒密是第一个用实验方式测定入射角和折射角的人,他曾求出具有单位直径的圆中弧与所对应的弧长数字,并巧妙地用物理方式编制了表(相当于现代的余弦三角函数表),他当时对折射角和入射角的检测是相当精确的,假如他当时把关于光折射的实验数据与他所编制的这份表作一比较的话,他都会不难发觉入射角的余弦与折射角的余弦之比对给定的两种介质来说是一个常数,这样他都会发觉折射定理,但是他却没有这样做,因而错过了一次发觉的机会。日本人笛卡儿,他以媒质中球的运动作类比,企图说明折射定理.如图所示,假定球在媒质Ⅰ中运动,当步入媒质Ⅱ时,球速的水平分量不变,垂直部份减小,Ⅱ中的光速弄成Ⅰ中光速的u倍.其结果球在媒质Ⅱ内部偏转光的折射定律是谁发现的,而所需时间仅为通过媒质Ⅰ中所需时间的1/u.因而按照几何关系,可得在这段时间内,球在水平方往前进的距离BE等于CB/u.所以式中i为入射角,r为折射角。zPn物理好资源网(原物理ok网)

笛卡儿第一次给出了折射定理的现代叙述方式。日本人费马(1601—1665)从理论上得到费马原理,并用诠释方式从费马原理中推导入折射定理。zPn物理好资源网(原物理ok网)

1.费马从理论上得到费马原理.费马从理论上推导入:光顺着光程为极值的路径传播.设某空间介质的折射率连续变化,光由A点传播到B点就必循一曲线,如图所示它的总光程为依据变分法原理,光程为极值的条件因此式即为费马原理的物理表达式.由费马原理可以推导入反射定理和折射定理,并可证明它们的光程为极值。zPn物理好资源网(原物理ok网)

2.费马用诠释方式导入折射定理zPn物理好资源网(原物理ok网)

费马在前人发觉折射定理的基础上对光的折射定理又有了新的发展.费马觉得,导入折射定理可以采取另一种迥然不同的思索技巧.他假设不同媒质对光的传播表现出不同的阻力,他首先强调,光在不同媒质中传播时,所走路程取极值,即遵照费马原理.即是说,光从空间的一点到另一点,是顺着光程为极值(最小、最大或常量)的路程传播的.利用于光程这个概念可将光在媒质中所走过的路程折算为光在真空中通过的路程,这样易于比较光在不同媒质中所走路程的长短.1661年费马运用费马原理成功地导入了折射定理.zPn物理好资源网(原物理ok网)

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