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光的折射定律的公式 - 一般和特殊情况

发布时间:2021 年 2 月 3 日
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光的折射定律被用于各个领域,并允许您确定光线从一种介质撞击到另一种介质时的行为方式。很容易理解这种现象的特征、其发生的原因和其他重要的细微差别。还值得了解折射的类型,因为这在计算和实际使用法律原理时非常重要。

光的折射定律的公式 - 一般和特殊情况
大多数情况下,一个很好的例子是用吸管或勺子放在透明的水杯中。

什么是光的折射现象

几乎每个人都熟悉这种现象,因为它在日常生活中广泛存在。例如,如果你看一个有清水的水库的底部,它总是看起来比实际距离更近。在水族馆中可以观察到失真,几乎每个人都熟悉这个选项。但要理解这个问题,有必要考虑几个重要方面。

折射的原因

在这里,光通量通过的不同介质的特性具有决定性的重要性。它们的密度通常不同,因此光以不同的速度传播。这直接影响了它的属性。

光的折射定律的公式 - 一般和特殊情况
当太阳光线穿过棱镜时,它会分解成光谱中的所有颜色。

当从一种介质移动到另一种介质时(在它们的连接点),由于密度和其他特征的差异,光线会改变其方向。偏差可以不同,介质特性差异越大,最终失真越大。

顺便一提! 当光被折射时,其中的一部分总是被反射。

现实生活中的例子

您几乎可以在任何地方遇到正在考虑的现象的例子,因此每个人都可以看到折射如何影响物体的感知。最典型的选项是:

  1. 如果您将勺子或管子放入一杯水中,您可以在视觉上看到物体从两个环境的边界开始不再是直的和偏离的。这种视错觉最常被用作示例。
  2. 在炎热的天气里,水坑效应经常发生在人行道上。这是因为在温度急剧下降的地方(靠近地球本身),光线会发生折射,因此眼睛会看到天空的轻微反射。
  3. 海市蜃楼也因折射而出现。这里的一切都复杂得多,但同时,这种现象不仅发生在沙漠中,而且在山区,甚至在中巷都有。另一种选择是当地平线后面的物体可见时。

    光的折射定律的公式 - 一般和特殊情况
    海市蜃楼是大自然的奇迹之一,正是由于光的折射而产生的。
  4. 折射原理也用于日常生活中使用的许多物体:眼镜、放大镜、窥视孔、投影仪和幻灯片放映机、双筒望远镜等等。
  5. 许多类型的科学设备通过应用相关法律来工作。这包括显微镜、望远镜和其他精密的光学仪器。

什么是折射角

折射角是两种透光性不同的透明介质在界面处因折射现象而形成的角度。它由绘制到折射平面的垂直线确定。

光的折射定律的公式 - 一般和特殊情况
如果将密度大于水的液体倒入玻璃杯中,则折射角会变大。

这种现象是由于两个定律——能量守恒和动量守恒。随着介质性质的变化,波的速度不可避免地发生变化,但其频率保持不变。

什么决定折射角

指示器可以变化,主要取决于光通过的两种介质的特性。它们之间的差异越大,视觉偏差越大。

此外,角度取决于发射波的长度。随着该指标的变化,偏差也会发生变化。在一些媒体中,电磁波的频率也有很大的影响,但并不总是能找到这个选项。

在光学各向异性材料中,角度受光的偏振及其方向的影响。

折射类型

最常见的是光的通常折射,此时由于介质的不同特性,可以观察到某种程度的畸变效应。但也有其他品种并行出现,或者可以认为是一个单独的现象。

当垂直偏振波以一定角度(称为布鲁斯特角)撞击两种介质的边界时,您可以看到总折射。在这种情况下,根本不会有反射波。

只有当辐射从折射率较高的介质传递到密度较小的介质时,才能观察到全内反射。在这种情况下,事实证明折射角大于入射角。即,存在反比关系。此外,随着角度的增加,在达到一定的值时,指标变为等于 90 度。

光的折射定律的公式 - 一般和特殊情况
如果光以一定的角度落在两种介质的边界上,那么它可以简单地被反射。

如果进一步增加该值,则光束将从两种物质的边界反射而不会传递到另一种介质。 正是这种现象被称为全内反射。

另请阅读
光反射定律及其发现历史

 

在这里,您需要对指标的计算进行解释,因为公式与标准公式不同。在这种情况下,它将如下所示:

ETC=n21

这种现象导致了光纤的诞生,这种材料可以以其他选择无法达到的速度在无限距离上传输大量信息。与镜子相比,在这种情况下,即使有多次反射,也会发生反射而不会损失能量。

光纤结构简单:

  1. 透光芯由塑料或玻璃制成。它的横截面越大,可以传输的信息量就越大。
  2. 壳对于反射核心中的光通量是必要的,因此它只能通过它传播。重要的是,在进入光纤的点,光束以大于限制的角度下落,然后它将被反射而不会损失能量。
  3. 保护性隔离可防止损坏光纤并保护其免受不利影响。由于这部分,电缆也可以铺设在地下。
光的折射定律的公式 - 一般和特殊情况
光纤允许将信息传输提升到一个全新的水平。

折射定律是如何发现的?

有了这个发现 威勒布罗德·斯内利乌斯1621 年,荷兰数学家。经过一系列的实验,他能够制定出至今几乎没有改变的主要方面。是他首先注意到入射角和反射角的正弦比的恒定性。

包含该发现材料的第一份出版物是由一位法国科学家制作的 笛卡尔.同时,专家们不以为然,有人认为他使用了斯内尔的材料,有人确定是他独立重新发现的。

另请阅读

什么叫光色散

 

折射率的定义和公式

入射光线和折射光线,以及穿过两种介质交界处的垂线,都在同一平面内。入射角的正弦相对于折射角的正弦是一个常数值。这就是定义听起来的方式,表达方式可能不同,但含义始终保持不变。图形解释和公式如下图所示。

光的折射定律的公式 - 一般和特殊情况
配方通用,适用于不同环境。

需要注意的是,指标 折射没有任何单位.有一次,在研究所考虑现象的物理基础时,两名科学家同时—— 克里斯蒂安·惠更斯 荷兰的皮埃尔·德·费马和法国的皮埃尔·德·费马得出了同样的结论。据他介绍,入射正弦和折射正弦等于波通过的介质中的速度之比。如果光通过一种介质的速度比另一种介质快,那么它的光学密度就较小。

顺便一提! 真空中的光速 高于任何其他物质。

“斯涅尔定律”的物理意义

当光从真空传递到任何其他物质时,它不可避免地会与其分子相互作用。介质的光密度越高,光与原子的相互作用越强,传播速度越低,而随着密度的增加,折射率也随之增加。

绝对折射用字母 n 表示,它可以让您了解光速从真空移动到任何介质时如何变化。

相对折射 (n21) 显示了从一种介质移动到另一种介质时光速变化的参数。

该视频借助图形和动画非常简单地解释了 8 年级物理定律。

技术法律的范围

自发现这一现象和进行实际研究以来,已经过去了很多时间。结果有助于开发和实施用于各个行业的大量设备,值得分析最常见的示例:

  1. 眼科设备。允许您进行各种研究并识别病理。
  2. 用于研究胃和内脏器官的设备。您可以在不引入相机的情况下获得清晰的图像,这大大简化并加快了处理过程。
  3. 望远镜和其他天文设备,由于折射,使得获得肉眼看不到的图像成为可能。

    光的折射定律的公式 - 一般和特殊情况
    望远镜镜头中的光折射使得可以在焦点处收集光,从而提供高精度的研究。
  4. 双筒望远镜和类似设备也基于上述原理工作。这也包括显微镜。
  5. 照片和视频设备,或者更确切地说是其光学设备,使用光的折射。
  6. 在任何距离上传输大量信息的光纤线路。

视频课:根据光的折射定律得出结论。

光的折射是由于不同介质的特性而产生的现象。在它们的连接点可以观察到,偏离的角度取决于物质之间的差异。这一特性在现代科学技术中得到广泛应用。

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