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光的折射定律公式——一般情況和特殊情況

發佈時間:2021 年 2 月 3 日
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光的折射定律用於各個領域,並允許您確定光線從一種介質落入另一種介質時的行為方式。不難理解這種現象的特殊性、原因和其他重要的細微差別。了解折射的類型也是值得的,因為這對於法律原理的計算和實際應用非常重要。

光的折射定律公式——一般情況和特殊情況
最明顯的例子是用管子或勺子放入一杯清水中。

什麼是光折射現象

幾乎每個人都熟悉這種現象,因為它在日常生活中廣泛存在。例如,如果你看一個透明水庫的底部,它總是看起來比實際距離更近。在水族箱中可以看到失真,這個選項幾乎每個人都熟悉。但要理解這個問題,我們需要考慮幾個重要方面。

折射的原因

光通過的不同介質的特性在這裡是決定性的。它們的密度通常不同,因此光以不同的速度傳播。這對其屬性有直接影響。

光的折射定律公式——一般情況和特殊情況
當陽光穿過棱鏡時,它會擴散到光譜的所有顏色中。

當它從一種介質傳遞到另一種介質時(在它們連接的點),由於密度和其他特徵的差異,光會改變其方向。偏差可以不同,介質特性差異越大,最終形成的失真越大。

順便一提! 當光被折射時,它的一部分總是被反射。

生活中的例子

這種現象的例子幾乎隨處可見,因此每個人都可以看到折射如何影響物體的感知。最具特色的變種如下:

  1. 如果您將勺子或管子放入一杯水中,您可以在視覺上看到物體從兩種介質的邊界開始不再是直的和偏離的。這種視錯覺最常被用作示例。
  2. 在炎熱的天氣裡,瀝青經常會產生水坑效應。這是因為在溫差很大的地方(靠近地面本身),光線會發生折射,因此眼睛會看到天空的輕微反射。
  3. 海市蜃樓也是折射的結果。這裡一切都比較複雜,但這種現像不僅在沙漠中發現,在山區甚至在中帶也有。另一種選擇是當您可以看到地平線後面的物體時。

    光折射定律 - 一般和特殊情況
    海市蜃樓是自然界的奇蹟之一,正是由於光的折射而發生的。
  4. 折射原理也用於日常生活中使用的許多物體:眼鏡、放大鏡、門窺孔、投影儀和幻燈片查看器、雙筒望遠鏡等等。
  5. 許多類型的科學設備通過應用相關法律來工作。這些包括顯微鏡、望遠鏡和其他復雜的光學儀器。

什麼是折射角

折射角是兩種透光性不同的透明介質在交界處因折射現象而形成的角度。它由繪製到折射平面的垂直線確定。

光折射定律 - 一般和特殊情況
如果將密度比水高的液體倒入玻璃杯中,折射角會變大。

這種現像是由兩個定律引起的——能量守恆和動量守恆。隨著介質性質的變化,波的速度不可避免地發生變化,但其頻率保持不變。

折射角取決於什麼?

該指數可以變化,主要取決於光通過的兩種介質的特性。它們之間的差異越大,視覺偏差越大。

此外,角度取決於發射波的波長。隨著此參數的變化,偏差也會發生變化。在某些媒體中,電磁波的頻率也有很大的影響,但這種變體並不總是存在。

在光學各向異性物質中,角度受光的偏振及其方向的影響。

折射類型

最常見的是通常的光線折射,當由於介質的不同特性或多或少地可以觀察到失真的效果。但也有其他品種並行出現,或者可以看作是一個單獨的現象。

當垂直偏振波以一定角度(稱為布魯斯特角)撞擊兩種介質的邊界時,您可以看到完全折射。在這種情況下,根本不會有反射波。

只有當輻射從折射率較高的介質傳遞到密度較小的介質時,才能觀察到完全的內反射。在這種情況下,事實證明折射角大於入射角。即,存在反比關係。並且,隨著角度的增加,一旦達到一定的值,該指數就等於 90 度。

光折射定律 - 一般和特殊情況
如果光線以一定的角度落在兩種介質的邊界上,它可以簡單地被反射。

如果進一步增加該值,則光束將從兩種物質的邊界反射而不會進入其他介質。 正是這種現像被稱為全內反射。

另請閱讀
光反射定律及其發現歷史

 

這裡需要說明一下指標的計算,因為公式與標準公式不同。在這種情況下,它將如下所示:

四月=n21

這種現象使得製造光纖成為可能,這種材料可以在無限距離上以其他選擇無法達到的速度傳輸大量信息。與鏡子不同的是,在這種情況下,即使有多次反射,也會發生反射而沒有能量損失。

光纖結構簡單:

  1. 透光芯由塑料或玻璃製成。它的橫截面越大,可以傳輸的信息量越大。
  2. 護套對於反射核心中的光通量是必要的,因此它只能通過它傳播。重要的是,在進入光導的點,光束以大於限制的角度下降,然後它將被反射而不會損失能量。
  3. 保護絕緣可防止損壞光纖並保護其免受不利影響。由於這部分,電纜也可以鋪設在地下。
光折射定律 - 一般和特殊情況
光纖將信息的傳輸提升到了一個全新的水平。

折射定律是如何被發現的

這一發現是由 通過 Willebrord Snellius。,荷蘭數學家,1621 年。經過一系列實驗,他能夠制定基本方面,這些方面至今幾乎沒有改變。是他首先註意到入射角和反射角的正弦比的恆定性。

包含該發現材料的第一份出版物是由法國科學家製作的 勒內·笛卡爾。.同時,專家們意見不一,有的認為他使用了斯內利烏斯的材料,也有的認為是他獨立重新發現的。

另請閱讀

俗稱的光色散

 

折射率的定義和公式

入射光線和折射光線,以及通過兩種介質交界處的垂線都在同一平面內。入射角的正弦相對於折射角的正弦是一個常數值。這就是定義聽起來的樣子,表達方式可能不同,但含義始終相同。圖形解釋和公式如下圖所示。

光折射定律 - 一般和特殊情況
配方通用,適用於不同介質。

值得注意的是,指數 折射沒有任何測量單位.有一次,在研究相關現象的物理基礎時,兩位科學家同時—— 克里斯蒂安·惠更斯... 荷蘭和法國的皮埃爾·費馬得出了同樣的結論。據他介紹,入射正弦和折射正弦等於波通過的介質中的速度之比。如果光通過一種介質的速度比另一種介質快,則它的光學密度較小。

順便一提! 真空中的光速 高於任何其他物質。

斯內利烏斯定律的物理意義

當光從真空進入任何其他物質時,它不可避免地會與其分子發生相互作用。介質的光密度越高,光與原子的相互作用越多,其傳播速度越低,密度越高,折射率越高。

絕對折射用字母 n 表示,它使我們能夠了解光速從真空移動到某種介質時是如何變化的。

相對折射 (n21) 顯示了從一種介質移動到另一種介質時光速變化的參數。

該視頻通過圖形和動畫非常簡單地解釋了 8 年級物理定律。

技術法律的範圍

自發現現象和實際研究以來已經過去了很長時間。結果有助於開發和實施用於不同行業的大量設備,值得分解最常見的示例:

  1. 眼科設備。允許進行各種研究和識別病理。
  2. 用於研究胃和內臟器官的設備。您可以在不引入相機的情況下獲得清晰的圖像,這大大簡化並加快了過程。
  3. 由於折射,望遠鏡和其他天文設備可以讓您獲得肉眼看不到的圖像。

    光的折射定律公式——一般情況和特殊情況
    望遠鏡鏡頭中的光線折射使光線集中在焦點上,確保了高精度的研究。
  4. 雙筒望遠鏡和類似儀器也基於上述原理進行操作。這也包括顯微鏡。
  5. 照片和視頻設備,更準確地說,它的光學器件使用光的折射。
  6. 在任何距離上傳輸大量信息的光纖線路。

視頻課:關於光的折射定律的結論。

光的折射是由不同介質的特性引起的現象。可以在它們結合的點觀察到,偏轉的角度取決於物質之間的差異。這一特性在現代科學技術中得到廣泛應用。

註釋:
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