光线在两种介质间传播时为什么会发生折射?
折射率与折射角的关系可以用折射定律来描述。对折射光线,是折射率越大,折射角越小。
基础定义
折射定律由荷兰数学家斯涅尔发现,是在光的折射现象中,确定折射光线方向的定律。当光由第一媒质(折射率为n1)射入第二媒质(折射率n2)时,在平滑界面上,部分光由第一媒质进入第二媒质后即发生折射。
实验指出:
(1)折射光线位于入射光线和界面法线所决定的平面内;
(2)折射线和入射线分别在法线的两侧;
(3)入射角i的正弦和折射角i′的正弦的比值,对折射率一定的两种媒质来说是一个常数。
浅显的说,就是光从光速大的介质进入光速小的介质中时,折射角小于入射角;从光速小的介质进入光速大的介质中时,折射角大于入射角。
推导过程
光线通过两介质的界面折射时,确定入射光线与折射光线传播方向间关系的定律,几何光学基本定律之一。如图,入射光线与通过入射点的界面法线所构成的平面称为入射面,入射光线和折射光线与法线的夹角分别称为入射角和折射角,以θ1和θ2表示。
折射定律表述为:
①折射光线在入射面内。
②入射角和折射角的正弦之比为一常数,用n21表示,即
式中n21称为第二介质对第一介质的相对折射率。
应用举例
折射定律是描述光线在两种介质之间传播时发生折射的规律。它可以应用于以下几个方面:
1.折射现象解释
折射定律可以解释光线从一种介质进入另一种介质时发生折射的原因。根据折射定律,光线在两种介质界面上的入射角和折射角之间存在一定的关系,即入射角和折射角的正弦值之比等于两种介质的折射率之比。
2. 透镜成像
根据折射定律,透镜通过改变光线的传播方向和聚焦作用来实现对光线的折射。透镜的成像原理基于折射定律,可以将平行光线汇聚到一点或发散成为平行光线。
3. 光纤通信
光纤通信技术利用光线在光纤中的折射传播原理进行信息传输。光纤的核心和包层材料具有不同的折射率,光线在光纤中由高折射率区域传播到低折射率区域,通过反射和折射实现信号的传输。
4. 棱镜分光
折射定律也解释了棱镜对光的分光效应。不同波长的光在进入和离开棱镜时,由于折射率的差异,会发生不同程度的偏折,从而使光线被分离成不同颜色的光谱。
通过折射定律的应用,我们可以更好地理解和解释光的传播、折射和分光的现象,从而在光学设计、通信和图像处理等领域中应用折射定律进行相关的计算和设计。
相关例题
假设有一束光线从空气(折射率为1)射入到玻璃(折射率为1.5)中,入射光线与界面法线的夹角为30度。请计算光线在折射过程中的折射角。
解题步骤如下:
1. 已知条件:
入射光线与界面法线夹角 θ1 = 30度
空气的折射率 n1 = 1
玻璃的折射率 n2 = 1.5
2. 使用折射定律公式:
根据折射定律,入射角 i、折射角 r 和两个介质的折射率之间有关系:n1*sin(i) = n2*sin(r)
3. 计算折射角:
将已知条件代入折射定律公式,得到:1*sin(30) = 1.5*sin(r)
解方程,得到折射角 r = arcsin((1*sin(30)) / 1.5)
4. 计算结果:
使用计算器计算,得到折射角 r 约等于 19.47度(保留两位小数)。
因此,在这个例子中,光线从空气射入玻璃的折射角约为 19.47 度。
光的传播路线在哪些情况下会发生变化
那么,光子就是一个无限复杂的体系,光子是中性的必然由两种无限复杂螺旋体系组成,这两种体系进入电子和质子之间必然受到两者的螺旋作用而改变方向。光的传播的解释 用波动学解释光的传播:传播途中每一点都是一个次波点源,发射的是球面波,对光源面(一个有限半径的面积)发出的所有球面波积分,当光源...
光在不同种均匀介质中沿直线传播吗
光的直线传播不仅是在均匀介质,而且必须是同种介质。可以简称为光的直线传播,而不能为光沿直线传播。光在两种均匀介质的接触面上是要发生折射的,此时光就不是直线传播了。传播途中每一点都是一个次波点源,发射的是球面波,对光源面(一个有限半径的面积)发出的所有球面波积分,当光源面远大于波长...
光的折射定义
光的折射,是指光线从一种介质传播到另一种介质时,由于介质的密度不同,导致光线传播方向发生变化的现象。当光线从一种介质进入另一种介质时,其传播速度会发生改变,由于光波在两种介质之间传播时,其传播速度和波长发生变化,从而导致光线的传播方向发生变化,产生折射现象。根据斯涅尔定律,入射光线和折射...
一束光射到空气和某种玻璃的分界面后在两种介质中的传播路线则界面是空...
回答:根据折射定律和反射定律,反射光线、入射光线关于法线对称,所以AO、BO中有一条是入射光线,另一条是反射光线; 因为折射光线与入射光线不在相邻的象限内,所以BO为入射光线,OA为反射光线,OC为折射光线,NN′为法线,MM′为界面; 入射角为∠BON=60°. 故答案为:BO、60°.
为什么光在两种介质分界线上要发生折射和反射?
光的折射定律是几何光学的基本定律之一。是在光的折射过程中,确定折射光线与入射光线之间关系的定律。1621年由斯涅耳提出。光从一种介质射向另一种介质的平滑界面时,一部分光被界面反射,另一部分光透过界面在另一种介质中折射,折射光线服从折射定律:折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线...
初二物理
可归纳为:“三线共面,两线分居,两角相等”。特殊情况:垂直入射时,入射角反射角都是零度, 法线、入射光线、反射光线合为一线。可理解为:“两角零度,三线合一”。三线分别指:入射光线、反射光线、法线。由入射光线决定反射光线,叙述时要“反”字当头 。发生反射的条件:两种介质的交界处;发生处...
...光在两种物质中仍然沿直线传播 是什么意思?
意思就是光在均匀的介质中的传播方向是直线不会发生折射 如果光从一个介质进入另一个介质光就会发生折射而这个折射只会发生在两种介质的交界处 走过这个交界后光仍按照直线传播 这句理论性的句子比较难以理解 你可以联系实际来想 挡光从空气中传入水中的时候会发生折射 这个道理大家都懂 但是这个...
如图所示,一列平面波朝着两种介质的界面传播,A1A2是它在介质Ⅰ中的一...
如图,画出波面C1D1、C2D2,由sinθ1sinθ2=v1v2得:sinθ2=v2v1sinθ1=34×0.8=0.6即θ2=37°,由几何关系可知,∠C2C1D1=θ1,∠C1C2D2=θ2所以C1C2=1.0m,D1C2=0.8m,C1D2=0.6m故A1C1B1与A2C2B2的长度相差△r为△r=C2 D1-C1 D2=0.2m答:A1C1B1和A2C2B2的...
光在不同种均匀介质中沿直线传播吗
该光是沿直线传播。在各向同性的均匀介质中,光沿着直线传播,这就是光的直线传播定律。这是一种常见的普遍规律。光波在均匀介质中传播时,如果遇到的障碍物大小或通过孔径的大小比波长大得多,衍射可以忽略,就可以基于光的直线传播定律分析光波的传播。
折射率大的是光疏介质还是光密介质
不同介质的折射率不同,我们把折射率较小的介质称为光疏介质,折射率较大的介质称为光密介质,疏介质与光密介质相比,它的光速大,绝对折射率小,光在两种介质间传播时,在光疏介质,光线与法线的夹角比光密介质光线与法线的夹角大。折射率,光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比。
赤俊莲心: 因为没种物质的密度不同,而光照的方向与密度有关.所以会折射.
湛河区17722255709: 为什么光从一介质到另一介质,会发生偏折 - ?
赤俊莲心: 这是光的折射现象, 折射波穿过不同的介质的时候传播方向会发生变化就是折射.光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射.光从空气斜射入水中或其他介质时,折射光线向法线方向偏折.鱼儿在清澈的水...
湛河区17722255709: 光在不同介质下传播为什么会发生折射当光 - ?
赤俊莲心: 一般来说,两种密度相同的介质具有不同的折射率.当光从密度大的介质中(介质:介质就是传播所需要的媒介)斜射入密度小的介质时(强调:无论介质密度大小,如果光垂直射入,那么光的传播方向都不变)折射角大于入射角:当光从密度小的介质中,斜射入密度大的介质时,折射角小于入射角.
湛河区17722255709: 折射现象的产生原因是什么?书上说是光在两种不同介质中的传播不同,所以就产生了折射现象,可具体是什么啊? - ?
赤俊莲心:[答案] 波穿过不同的介质的时候传播方向会发生变化就是折射.光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射.光从空气斜射入水中或其他介质时,折射光线向法线方向偏折.鱼儿在清澈的水里面游动,可以看得很清楚.然而,...
湛河区17722255709: 光为什么在不同介质中的速度不同就会发生偏折呢? - ?
赤俊莲心: 当光从一种介质进入另一种介质时,由于不同介质的各种物理性质(如密度)不同,光的传播速度会不同,并且每种介质都对应一个折射率.所谓折射率,是绝对折射率的简称,也就是光从真空(一般粗略计算时可理解为空气)射向一种介质时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,也等于真空中光速与该介质中光速之比.因为任何介质中光速都小于真空中光速,因此介质的折射率大于1,一般来说,不同的介质折射率是不同的.因此,光在进入不同介质时都会发生折射.折射率越大,光线的偏折程度越大.
湛河区17722255709: 为什么不同波段的光的速度不同 就会发生折射? - ?
赤俊莲心: 光在均匀介质中是沿着直线传播的,由于光在不同介质中的传播速度不同,因此当光线经过两种不同介质的交界面时,就会发生偏折现象, 一般称为光的折射
湛河区17722255709: 水的折射原理是什么 ?
赤俊莲心: 水的折射原理是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,而折射光则进入到另一种介质中,由于光在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.注意:在两种介质的交界处,既发生折射,同时也发生反射.反射光光速与入射光相同 ,折射光光速与入射光不同.
湛河区17722255709: 为何光线在密度不同的介质中传播会发生折射? - ?
赤俊莲心: 不知道你说的密度是指质量密度还是别的.介质的质量密度和其对光的折射率没有必然的联系.两种密度不同的介质可以有相同的折射率,例如甘油和玻璃.所以这个问题是不严谨的.从微观上讲,介质的质量密度主要取决于分子的构成,包括原子的质量序数和各种原子是如何排列的(例如水和冰就不同密度).而折射率从微观上讲是分子整体的电荷在外电磁场作用下产生的极化响应,所以主要和分子的电子分布有关.如果需要了解更多,欢迎追问.
湛河区17722255709: 光为什么会折射? - ?
赤俊莲心: 光的折射1、光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会发生变化,这种现象叫光的折射 理解: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,而折射光则进入到另一种介质中,由于光在...
湛河区17722255709: 为什么光的传播速度不同,便会发生折射 - ?
赤俊莲心: 光的折射:光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时,传播方向一般会发生变化,这种现象叫光的折射. 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,而折射光则进入到另一种介质中,由于光在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.