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光的折射定律的公式 - 一般和特殊情況

發佈時間:2021 年 2 月 3 日
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光的折射定律被用於各個領域,並允許您確定光線從一種介質撞擊到另一種介質時的行為方式。很容易理解這種現象的特徵、其發生的原因和其他重要的細微差別。還值得了解折射的類型,因為這在計算和實際使用法律原理時非常重要。

光的折射定律的公式 - 一般和特殊情況
大多數情況下,一個很好的例子是用吸管或勺子放在透明的水杯中。

什麼是光的折射現象

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,如果你看一個有清水的水庫底部,它總是看起來比實際距離更近。在水族館中可以觀察到失真,幾乎每個人都熟悉這個選項。但要理解這個問題,有必要考慮幾個重要方面。

折射的原因

在這裡,光通量通過的不同介質的特性具有決定性的重要性。它們的密度通常不同,因此光以不同的速度傳播。這直接影響了它的屬性。

光的折射定律的公式 - 一般和特殊情況
當太陽光線穿過棱鏡時,它會分解成光譜中的所有顏色。

當從一種介質移動到另一種介質時(在它們的連接點),由於密度和其他特徵的差異,光線會改變其方向。偏差可以不同,介質特性差異越大,最終失真越大。

順便一提! 當光被折射時,其中的一部分總是被反射。

現實生活中的例子

您幾乎可以在任何地方遇到正在考慮的現象的例子,因此每個人都可以看到折射如何影響物體的感知。最典型的選項是:

  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個環境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,水坑效應經常發生在人行道上。這是因為在溫度急劇下降的地方(靠近地球本身),光線會發生折射,因此眼睛會看到天空的輕微反射。
  3. 海市蜃樓也因折射而出現。這裡的一切都複雜得多,但同時,這種現像不僅發生在沙漠中,而且在山區,甚至在中巷都有。另一種選擇是當地平線後面的物體可見時。

    光的折射定律的公式 - 一般和特殊情況
    海市蜃樓是大自然的奇蹟之一,正是由於光的折射而產生的。
  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、窺視孔、投影儀和幻燈片放映機、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。這包括顯微鏡、望遠鏡和其他精密的光學儀器。

什麼是折射角

折射角是兩種透光性不同的透明介質在界面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。

光的折射定律的公式 - 一般和特殊情況
如果將密度大於水的液體倒入玻璃杯中,則折射角會變大。

這種現像是由於兩個定律——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。

什麼決定折射角

指示器可以變化,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長度。隨著該指標的變化,偏差也會發生變化。在一些媒體中,電磁波的頻率也有很大的影響,但並不總是能找到這個選項。

在光學各向異性材料中,角度受光的偏振及其方向的影響。

折射類型

最常見的是光的通常折射,此時由於介質的不同特性,可以觀察到某種程度的畸變效應。但也有其他品種並行出現,或者可以認為是一個單獨的現象。

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,您可以看到總折射。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,才能觀察到全內反射。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。此外,隨著角度的增加,在達到一定的值時,指標變為等於 90 度。

光的折射定律的公式 - 一般和特殊情況
如果光以一定的角度落在兩種介質的邊界上,那麼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傳遞到另一種介質。 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

 

在這裡,您需要對指標的計算進行解釋,因為公式與標準公式不同。在這種情況下,它將如下所示:

ETC=n21

這種現象導致了光纖的誕生,這種材料可以以其他選擇無法達到的速度在無限距離上傳輸大量信息。與鏡子相比,在這種情況下,即使有多次反射,也會發生反射而不會損失能量。

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,可以傳輸的信息量就越大。
  2. 殼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,在進入光纖的點,光束以大於限制的角度下落,然後它將被反射而不會損失能量。
  3. 保護性隔離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。
光的折射定律的公式 - 一般和特殊情況
光纖允許將信息傳輸提升到一個全新的水平。

折射定律是如何發現的?

有了這個發現 威勒布羅德·斯內利烏斯1621 年,荷蘭數學家。經過一系列的實驗,他能夠制定出至今幾乎沒有改變的主要方面。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一位法國科學家製作的 笛卡爾.同時,專家們不以為然,有人認為他使用了斯內爾的材料,有人確定是他獨立重新發現的。

另請閱讀

什麼叫光色散

 

折射率的定義和公式

入射光線和折射光線,以及穿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方式,表達方式可能不同,但含義始終保持不變。圖形解釋和公式如下圖所示。

光的折射定律的公式 - 一般和特殊情況
配方通用,適用於不同環境。

需要注意的是,指標 折射沒有任何單位.有一次,在研究所考慮現象的物理基礎時,兩名科學家同時—— 克里斯蒂安·惠更斯 荷蘭的皮埃爾·德·費馬和法國的皮埃爾·德·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,那麼它的光學密度就較小。

順便一提! 真空中的光速 高於任何其他物質。

“斯涅爾定律”的物理意義

當光從真空傳遞到任何其他物質時,它不可避免地會與其分子相互作用。介質的光密度越高,光與原子的相互作用越強,傳播速度越低,而隨著密度的增加,折射率也隨之增加。

絕對折射用字母 n 表示,它可以讓您了解光速從真空移動到任何介質時如何變化。

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。

該視頻借助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,已經過去了很多時間。結果有助於開發和實施用於各個行業的大量設備,值得分析最常見的示例:

  1. 眼科設備。允許您進行各種研究並識別病理。
  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處理過程。
  3. 望遠鏡和其他天文設備,由於折射,使得獲得肉眼看不到的圖像成為可能。

    光的折射定律的公式 - 一般和特殊情況
    望遠鏡鏡頭中的光折射使得可以在焦點處收集光,從而提供高精度的研究。
  4. 雙筒望遠鏡和類似設備也基於上述原理工作。這也包括顯微鏡。
  5. 照片和視頻設備,或者更確切地說是其光學設備,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:根據光的折射定律得出結論。

光的折射是由於不同介質的特性而產生的現象。在它們的連接點可以觀察到,偏離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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