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光的反射定律是折射率的介质的分界面处

更新时间:2023-08-18 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

上节课我们讲了光的反射,我们知道反射定理可以从费马原理推导出来,Nvc物理好资源网(原物理ok网)

即:在两种介质的界面上发生反射,光线似乎掉头返回到入射侧。 入射角、反射角与法线在同一平面上,且入射角等于反射角,位于法线一侧。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

事实上,折射发生在两种介质的表面,即光穿过界面,从一种材料传播到另一种材料。 并且光线的方向会发生偏转。 人类很早就意识到了这种现象。 并检测不同物质的折射率。 并通过实验发现了折射定律。 这里暗示的一个条件是折射发生在介质的界面处。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

就像用费马原理推导反射定理一样,我们仍然可以用费马原理推导折射定理。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

1:从费马原理引入折射定理Nvc物理好资源网(原物理ok网)

首先我们知道电磁波在真空中的传播速度是每秒30万公里,也就是光速。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

然而,电磁波在不同介质中的传播速度是不同的。 人们可以通过实验检测电磁波在不同物质中的传播速度。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

我们上面提到,很早就可以测量不同物质的折射率。 综合三者,人们发现光在不同物质中的速度与该物质的折射率成正比,即折射率越大,光速越小。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

您可以自行拖动入射角来观察折射角的角度。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

让我们观察光从折射率为 1 的空气进入折射率为 1 的介质,从介质中的 A 点到 B 点Nvc物理好资源网(原物理ok网)

定性分析 根据费马原理,光应该走光路最短或者时间最短的路径。 直接连接AB的线段是不是时间最短? 由于折射率与光在介质中的速度成正比,因此光在空气中的速度小于在介质中的速度。 自然,为了节省时间,我们应该让能干的多干活,让光在空中多走一点,在介质中少走路,这样最节省时间。 n>1且不能转太多,否则不起作用。 综上所述,光有可能走折射定理所确定的路径。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

定量分析,我们可以设从A点到入射点D的横坐标为光折射本质的推导,那么光从A到B所花费的时间就是 的函数,当这个函数的行列式为零时,取极值,所以可以量化推导出折射定理。 只是决定中学还没有学会,我们的体力还不够。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

2:惠更斯菲涅耳原理引入折射定理Nvc物理好资源网(原物理ok网)

惠更斯-菲涅耳原理:当同一波面上各点发射的小波传播到空间中的某一点时,小波也可以相互叠加,形成干涉现象。 可以认为波的波前连接线上各点的相位相同,即光路相同。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

我们观察平行光入射光束在界面处的折射。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

3:光折射的显微分析Nvc物理好资源网(原物理ok网)

从微观角度来看,光是电磁波的一种。 进入介质后,介质被极化,电偶极子在电磁波的作用下形成散射波。 散射波限制了原始电磁波。 将在其他方向上增加和抵消,从而在介质中传播。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

这个过程有点像电磁波穿过层层障碍物,每一层都被拖曳并减慢,因此折射率越大光折射本质的推导,光减慢的越多。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

当光传播到棱镜等介质时,介质首先被光子偏振。 绿光频率小、能量低、光子数量少。 介质的偏振度小,对原始电磁波的限制小,所以速率就高,即折射紫光能量高,偏振度高,偏振度越高,对原始电磁波的限制越大,因此速率越小,折射率越高。所以这也是棱镜分光的原理Nvc物理好资源网(原物理ok网)

可以明显看出,经过两次折射后,绿光的偏转小(折射率小),紫光的偏转大(折射率大)。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

4.生活现象举例及解释Nvc物理好资源网(原物理ok网)

4.1 例1,为什么水下建筑物的影子看起来比自身更暗。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

答:因为建筑物发出的光不仅在海面反射产生反射(实像),而且还有部分折射进入水底。 所以从能量的角度来看,只有一部分参与成像。 而我们直接看到建筑的所有能量都进入了人眼。 两者相比,水底的倒影其实要暗一些。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

4.2 案例5中,为什么黑白色的字非常清晰。我们之所以能认出这个字是因为Nvc物理好资源网(原物理ok网)

A:白纸和黑字发出不同颜色的光Nvc物理好资源网(原物理ok网)

B:白光照射在纸上,白纸和黑色字符分别将白光和黑光反射到人眼中。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

C:白纸反射白光,黑字不发光Nvc物理好资源网(原物理ok网)

D:黑色字符的反射率比白纸的反射率强。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

C 透明物体的颜色是由其透过的色光决定的; 不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

4.3 实施例6Nvc物理好资源网(原物理ok网)

光折射本质的推导_折射的微观本质_折射率本质Nvc物理好资源网(原物理ok网)

晚上,电池的电灯照在桌子上,如果看到桌子是红色的 A:灯是黑色的,桌子是红色的 B:灯和桌子都是红色的 C:灯是红色的,桌子是红色的桌子是红色的 D:灯是红色的 它是白色的,桌面是红色的。 ABCNvc物理好资源网(原物理ok网)

4.4P986Nvc物理好资源网(原物理ok网)

水下物体D点发出的光线经折射后进入人眼,像点为D'。 可以发现D和D'之间的距离比较大。 因此,北极熊漏出海面的部分的反射光直接入射到我们的嘴上,水底的部分就会显得严重错位。Nvc物理好资源网(原物理ok网)

4.5P999Nvc物理好资源网(原物理ok网)

P96案例二Nvc物理好资源网(原物理ok网)

5.霓虹灯和彩虹的区别Nvc物理好资源网(原物理ok网)

尝试回答以下问题:(不容易回答)Nvc物理好资源网(原物理ok网)

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