光线在大气中的折射

• 折射定律（law of refraction） 或 斯涅尔定律 （Snell's Law）
• 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θi和θt表示。 折射定律为: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
• sinθi/sinθt=n21
• • sinθi/sinθt=v1/v2=n21 式中n21称为第二介质对第一介质的相 对折射率
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几种折射光现象举例
幻日 日晕 环天顶弧 日柱 霓 海市蜃楼 虹
• 一、幻日：在天空出现的半透明薄云里面，有许 多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔它们 会整整齐齐地垂直排列在空中。当太阳光射在这 一根根六角形冰柱上，就会发生非常规律的折射 现象。大气晕族，主要包括22度晕、46度晕、近 幻日、远幻日、近幻日环、环天顶弧、环地平弧、 内晕珥、日柱、反假日等，其中最常见的是22度 晕。当这许多的冰晶在朝阳或夕阳附近时，从冰 柱出来的三路光线射到人的眼睛中，中间那路太 阳光线，是由中间位置的太阳直接射来的，是真 正的太阳；旁边两条光线，是太阳光经过六角形 晶柱折射而来的。这样，在人们的眼中，在中间 真太阳的两边就出现了另外两个太阳，它们实际 上是太阳的虚像。
幻日
22度日晕
环天顶弧： 称为“弯倒彩虹”，在极为寒冷的高纬度地区，环天顶弧比彩虹 要常见。 环天顶弧由水平取向的上底面进入，经折射从侧面射出，表现 为环绕天顶。
• 日柱：当天气很冷而太阳正好升起或落下 时，落下的冰晶会反射阳光并产生一道罕 见的光柱。当冰从高层的云落下时，有时 会形成平板，形状就像是一些冰晶。空气 阻力使得这些冰晶在落到地面时，几乎是 水平的。被冰晶反射的阳光因此几乎完全 是垂直的，因此产生日柱效应。上图的拍 摄时间是2005年12月，一道反射夕阳的日 柱在美国缅因州的邦哥上空。
• 简单的说就是光由光速大的介质中进入光速小的 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。
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此定律是几何光学的基本 实验定律。它适用于均匀的各向同性的媒质。用 来控制光路和用来成象的各种光学仪器，其光路 结构原理主要是根据光的折射和反射定律。此定 律也可根据光的波动概念导出，所以它也可应用 于无线电波和声波等的折射现象。
霓
海市蜃楼
海市蜃楼图示
虹
• 光线以一定角度照在水滴上所发生的折射、分光、 内反射、再折射等造成的大气光象，光线照射到 雨滴后，在雨滴内会发生折射，各种颜色的光发 生偏离、其中紫色光的折射程度最大，红色光的 折射最小，其它各色光则介乎于两者之间，折射 光线经雨滴的后缘内反射后，再经过雨滴和大气 折射到我们的眼里，由于空气悬浮的雨滴很多， 所以当我们仰望天空时，同一弧线上的雨滴所折 射出的不同颜色的光线角度相同，于是我们就看 到了内紫外红的彩色光带，即彩虹。彩虹大多出 现在太阳的相对的方向
• 大气中一种光的现象，是由大气中小水球 经日光照射发生折射和反射作用而形成的 彩色圆弧，由外圈到内圈呈红、橙、黄、 绿、蓝、靛、紫七种颜色。出现在和太阳 相对着的方向
• 思考题：
• 虹、华、晕的区别和联系？
谢谢
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光线在大气中的折射
丁小剑 2008.6
• 光的折射定律 : • 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.