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光的折射_通往潘多拉的魔幻之路
在人类认识事物的过程中科学家有好多创新的看法和精彩的故事,有许多后人值得借鉴的思维方法和精神。光的折射定理的发觉过程也是这么,下边截取几段重要学史资料:古意大利科学家托勒密的研究资料,斯涅耳的实验,美国物理家费马提出了光传播的通常原理,即费马原理,朋友们仔细体会这其中的精彩。
古埃及的记载中最早的应当是公元二世纪托勒密所做的光的折射实验。
在当时的历史背景下,托勒密的实验设计十分巧妙:他使用了一个界定为360等分的圆盘,在圆盘中心上装两把能绕盘心旋转的直尺,将圆盘的一半溶入水底。让光线由空气射入水底,就得到它在水底的折射光线,转动两把直尺,使它们分别与入射光线和折射光线重合。即让视线沿下端尺子望去,调节两尺子位置光的折射定律谁发现的,使两尺子看起来在仍然线上,之后取出圆盘,按尺子的位置刻下入射角和折射角。他所测出的一系列数据是十分精确的。托勒密大致假设了光的入射角和折射角成反比的推论,这个推论在入射角较小的情况下与实验基本吻合光的折射定律谁发现的,但在入射角较大时与实验有显著的偏离。
开普勒的研究:对于两种给定的介质,大于30度的入射角同相应的折射角成近似固定的比,对于玻璃或水晶,这个比约为3:2。他还表明,这个比对于大的入射角不创立。开普勒企图通过实验发觉精确的折射定理,他的方式其实是正确的,却没有得到其中有规律性的联系。并且,开普勒的研究为后来斯涅耳得出折射定理起到了一定的启示作用。
法国物理家斯涅耳于1620年前后,通过实验确立了开普勒想发觉而没有才能发规律,即入射角的余弦和折射角的余弦比为一个常量。
无论是托勒密还是斯涅尔,她们的实验在现代人看来好像都是相当粗糙的。美国物理家费马提出了光传播的通常原理,即费马原理:光在任意的两点间传播必顺着极值光程进行,即顺着所用时间最短的光程进行。
依照费马原理可以推导入折射定理,所以光的折射现象本质缘由是光在不同介质中传播速率不同。
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