折射问题。
光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。(光在真空中偏折角度最大)
特性:光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处,只是反射光返回原介质中,而折射光线则进入到另一种介质中。由于光在两种不同的物质里传播速度不同,故在两种介质的交界处传播方向发生变化,这就是光的折射。在折射现象中,光路是可逆的。
注意:在两种介质的分界处(不过有时没有),不仅会发生折射,也发生反射,例如在水中,部分光线会反射回去,部分光线会进入水中。反射光线光速与入射光线相同 ,折射光线光速与入射光线不相同。
光波的折射原因
光,也是一种波,光波折射的原因可以用著名的唯象理论惠更斯原理解释。
光的折射原理
传播介质的改变是导致波发生折射的重要原因(具体原因详见词条最后“光波折射的机理”)。
如右图,一列平行光波由介质1射向介质2,a,b是这列光波的两条波线(光线),由于未经过介质2前,a,b两波线波速、频率等完全一样,由于与临界面成一定角度,所以当波线a到达临界面上的A点时,波线b刚刚传到B点(图中虚线AB⊥波线b)。当然波线a传到临界面后不会停止传播,它会在A点形成一个子波源,分别向介质1和介质2以圆周式向四周发射波,其波速不变,依然和之前的波线a与波线b的波速等相等,只是以圆周形式向四周发射波。我们假设光波在介质1中的传播速度大于在介质2中的传播速度。若波线b由B点传播到临界面上的B’点所用时间为t,则在t时间内,由于同位于介质1,波速不变,子波源A向介质1中传播的波前与A的距离(即在介质1中的半圆A的半径)就是波线b由B点传到B’的距离(即BB’的长度),形成波的反射。而子波源A向介质2中传播的波前与A的距离(即在介质2中的半圆A的半径)却小于BB’ ,因为波在介质2中的传播速度小于在介质1中的传播速度,相同时间t 内,速度v>v‘,所以路程S>S’,形成波的折射。波线b到达临界面上的B’后,也将会以子波源的形式向四周发射波,所以B’传播的波前可以看作就是B’这个点。根据惠更斯原理,连接B’的波前(即点B’)与A在介质1和介质2中传播的波前(即过B’分别作两个半圆的切线B’M和B’N,切点分别为M,N,图中所示绿色直线)则切线B’M和B’N就是波前的包络面(即折射和反射后所形成的新的波前),所形成两条的新的波线总是垂直于包络面,即AM⊥B’M,AN⊥B’N。则射线AN就是光线a的折射光线,射线AM就是光线a的反射光线。
以池底来分析。池底的反射光射到水与空气的界面上时发生折射。折射角大于入射角,而人的眼睛却会以射入眼睛的光线即折射光线的反向延长线作为自己感觉的依据。
因为池塘中的水会折射你的光,导致你看起来比较浅。
这是因为水能折射光线,所以看起来比较浅。
因为池水的水会向成折射,所以看起来要浅。