光的折射定律

光的折射

光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播速度发生改变，从而使光线在不同介质交界处发生偏折。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，而折射光线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。反射光线光速与入射光线相同 ，折射光线光速与入射光线不同。

光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦玉折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。

光的折射定律

1、折射光线和入射光线分居法线两侧

（法线居中，与界面垂直）

2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。（三线两点一面）

3、当光线从空气斜射入其它介质时，角的性质：折射角(密度大的一方)小于入射角（密度小的一方）；（在真空中的角总是大的，其次是空气，注：不能在考试填空题中使用）

4、当光线从其他介质射入空气时，折射角大于入射角。（以上两条总结为：谁快谁大。即为光线在哪种物质中传播的速度快，那么不管那是折射角还是入射角都是较大的角，在空气中的角度总是最大的）

5、在相同的条件下，折射角随入射角的增大（减小）而增大（减小）。

6、折射光线与法线的夹角，叫折射角。

7、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，折射角小于入射角。

8、光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变。

P.S.：

1、光垂直射向介质表面时（折射光线、法线和入射光线在同一直线上），传播方向不变，但光的传播速度改变。

2、在光的折射中，光路是可逆性的。

3、不同介质对光的折射本领是不同的。空气>水>玻璃(折射角度）{介质密度大的角度小于介质密度小的角度}

4、光从一种透明均匀物质斜射到另一种透明物质中时，折射的程度与后者分析的折射率有关。

5、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。

6、入射角的正弦值与折射角的正弦值的比等于光在两种介质中的速度比、波长比。

即sin i /sin r =v1/v2=n=λ1╱λ2(n为折射率，λ为波长)

光折射的原理

光，也是一种波，光波的折射原因可以用惠更斯原理解释。

光的折射原理

传播介质的改变是导致波发生折射的重要原因。

如右图，一列平行光波由介质1射向介质2，a，b是这列光波的三条波线（光线），由于未经过介质2前，a，b两波线波速、频率等完全一样，由于与临界面成一定角度，所以当波线a到达临界面上的A点时，波线b刚刚传到B点（图中虚线AB⊥波线b）。当然波线a传到临界面后不会停止传播，它会在A点形成一个子波源，分别向介质1和介质2以圆周式向四周发射波，其波速不变，依然和之前的波线a与波线b的波速等相等，只是以圆周形式向四周发射波。我们假设光波在介质1中的传播速度大于在介质2中的传播速度。若波线b由B点传播到临界面上的B’点所用时间为t，则在t时间内，由于同位于介质1，波速不变，子波源A向介质1中传播的波前与A的距离（即在介质1中的半圆A的半径）就是波线b由B点传到B’的距离（即BB’的长度），形成波的反射。而子波源A向介质2中传播的波前与A的距离（即在介质2中的半圆A的半径）却小于BB’ ，因为波在介质2中的传播速度小于在介质1中的传播速度，相同时间t 内，速度v1>v2，所以路程S1>S2，形成波的折射。波线b到达临界面上的B’后，也将会以子波源的形式向四周发射波，所以B’传播的波前可以看作就是B’这个点。根据惠更斯原理，连接B’的波前（即点B’）与A在介质1和介质2中传播的波前（即过B’分别作两个半圆的切线B’M和B’N，切点分别为M，N，图中所示绿色直线）则切线B’M和B’N就是波前的包络面（即折射和反射后所形成的新的波前），所形成两

条的新的波线总是垂直于包络面，即AM⊥B’M，AN⊥B’N。则射线AN就是光线a的折射光线，射线AM就是光线a的反射光线。

证明：入射角∠4>折射角∠3，即证明AN就是折射光线

解：利用初中几何知识证明即可。在光的反射中已经证明∠BAB’=∠MB’A（由于AM=BB’，所以直角△BAB’=直角△MB’A，HL），且∠4=∠BAB’。根据大边对大角，AM>AN，且AB’=AB’，所以∠AB’N<∠MB’A，所以∠4=∠MB’A>∠3=∠AB’N。即入射角∠4>折射角∠3，AN就是折射光线，AM就是反射光线AM。

证明：入射角的正弦值与折射角的正弦值的比等于光在两种介质中的速度比：

sin∠4：sin∠3=v1：v2

再看右图，入射角∠4=∠MB’A，∠3=∠AB’N。所以sin∠MB’A=AM：AB’，

sin∠AB’N=AN：AM，所以sin∠MB’A：sin∠AB’N=sin∠4：sin∠3=AM：AN=v1t：v2t=v1：v2

即sin∠4：sin∠3=v1：v2

因为同一种波进入不同介质，不变的是频率f，根据v=λf，所以v1：v2=λ1f：λ2f=λ1：λ2

光折射的原理（光折射的新理论）

光和物质间的相互作用力使光的运动方向发生改变即折射。我们平时所说的光是一种质量和体积非常小运动速度比较高的物质。光和其它物质有相同的性质。

1.光在宏观领域的折射：

在宇宙中，光经过天体附近区域时，光和天体间的相互引力作用使光运动路线向天体方向较显著弯曲（折射）。

2．光在微观领域的折射：

如图一所示：该图是光折射实况缩小了约10倍图，

光在介质内外各有一秒钟的行程，绿色长方体示绝对折射率n=1.5的透明介质，黑线L示法线，红线示光由A点以90度入射角射至点O，经O点折射至B，蓝线示光的余速度V余，黄线Vs示光在介质中平行于界面的速度，Vh示光垂直于界面的速度。光在O点附近和介质间有两种较明显的相互作用力效应。

2.1．其中一种相互作用力是“动斥力”作用：无论光以何种角度射入介质都会和介质发生同样大小的“动斥力”相互作用（都须要做同样大小的入射功）,光射入介质后速度都要降低。由图看出光进入介质后平行于界面的速度仅剩下V余=C/n。光进入介