光在两个介质分界面上的反射和折射
光的折射和反射定律
光的折射和反射定律光的折射和反射定律是光学研究中的基本原理，它们描述了光线在两种不同介质之间传播时的行为。
在本文中，我将详细介绍光的折射和反射定律的概念、原理和应用。
一、折射定律1. 概念光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时，由于两种介质的光速不同，光线的传播方向会发生改变的现象。
2. 折射定律折射定律是描述光在界面上折射现象的基本规律，可以用下式表示：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂其中，n₁和n₂分别表示两个介质的折射率，θ₁和θ₂分别表示入射角和折射角。
3. 原理折射定律的原理基于光的波动性和光速在介质中的差异。
当光从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的不同，光在两种介质中传播的速度不同，导致光线传播方向发生改变。
4. 应用折射定律在科学研究和实际应用中有着广泛的应用。
例如，它可以解释为何水中的物体看起来会偏移、杆子在水中看起来弯曲等现象。
二、反射定律1. 概念光的反射是指光线遇到界面时，一部分光线从界面上反射回来的现象。
2. 反射定律反射定律是描述光在界面上反射现象的基本规律，可以用下式表示：θ₁ = θ₂其中，θ₁和θ₂分别表示入射角和反射角。
3. 原理反射定律的原理基于光的波动性和光在界面上的反射规律。
当光线遇到界面时，它会发生反射，反射角等于入射角。
4. 应用反射定律广泛应用于光学仪器、镜面反射、光线的偏转等领域。
例如，平面镜、凸透镜等光学仪器都是基于反射定律设计和工作的。
三、折射和反射的区别和联系1. 区别折射和反射的主要区别在于光线传播的方向和角度变化。
折射是光线从一种介质传播到另一种介质中，光线的传播方向发生改变；而反射是光线遇到界面时从界面上反射回来。
2. 联系折射和反射都是光传播过程中常见的现象，它们遵循一定的定律。
折射定律和反射定律在描述和解释折射和反射现象时提供了准确的数学关系。
结语光的折射和反射定律是光学研究中的重要基础，正确理解和应用这些定律对于解释和分析光的传播行为具有关键作用。
光的折射与反射
光的折射与反射光的折射与反射是光学中非常重要的现象，通过这两种方式，光才能在空间中传播并被我们观察到。
本文将对光的折射和反射进行详细解析，以期帮助读者更好地理解和应用这些现象。
一、光的折射光的折射是指光线从一种介质进入另一种介质时改变传播方向的现象。
根据斯涅尔定律，光线在两种介质的交界面上发生折射时，入射角和折射角之间的正弦比等于两种介质的折射率之比。
这一定律可以用下式表示：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂其中，n₁和n₂分别表示两种介质的折射率，θ₁和θ₂分别表示入射角和折射角。
例如，在光线从空气进入水中的情况下，空气的折射率约为1，而水的折射率约为1.33。
如果光线与水面垂直入射，则入射角为0度，根据斯涅尔定律可知折射角也为0度，光线将沿着原来的方向通过。
然而，如果光线以一定的角度斜向入射，就会发生折射现象。
光线在折射时会改变方向，并且入射角和折射角之间的关系将符合斯涅尔定律。
另外，当光线从光密介质（折射率较高）进入光疏介质（折射率较低）时，折射角会大于入射角。
而当光线从光疏介质进入光密介质时，折射角则会小于入射角。
这种现象在日常生活中也很常见，比如当我们将一支铅笔插入水中时，笔尖看起来会被折断，实际上是由于光线的折射造成的。
二、光的反射光的反射是指光线从一种介质射入另一种介质时，在交界面上发生反射的现象。
根据反射定律，入射光线、反射光线和法线（垂直于交界面的线段）在同一平面内，并且入射角等于反射角。
这一定律可以用下式表示：θ₁ = θ₂其中，θ₁表示入射角，θ₂表示反射角。
我们经常能够观察到光的反射现象，例如当光线照射到一面光洁的镜子上时，光线会以与入射角相等的角度反射出去，在镜子上形成镜像。
同样地，光线在平滑的水面上也会发生反射，我们能够看到水中的景象投射到水面上形成的镜像。
除了平面反射之外，还存在球面反射，即光线从一个球面上反射出去。
球面反射也满足反射定律，即入射角等于反射角，并且入射光线、反射光线和球心在同一平面内。
光在介质界面的反射与折射
1.5.1 光在两种电介质分界面上的反射和折射
•
光波带有振幅、相位、频率、传播方向和偏振态等
诸多特性。因此，全面考察光在界面的反射和折射时的传
播规律，应包括：传播方向、能流分配、相位变化和偏振
态变化。
1 波动光学基础
1.5.1 光在介质界面的反射与折射
一、电磁场的边值关系/边界连续条件
在两种各向同性的无吸收介质界面运用Maxwell积分方程可得:
②
E1s E1s E2s
③
E1 p cos i1 E1p cos i1 E2 p cos i2
④
由 ①、②、 ③ 、④ 可解得振幅反射系数与振幅透射系数
1 波动光学基础
菲涅耳公式
1.5.2 菲涅耳公式
1 波动光学基础
1.5.2 菲涅耳公式
• 引入中间变量 —— 有效折射率
i1 i1'
n1 sin i1 n2 sin i2
1 波动光学基础
1.5.1 光在介质界面的反射与折射
结论：
①反射光波、折射光线与入射光波频率相同； ②反射光线、折射光线与入射光线均位于同一平面—入射面内； ③反射角与入射角相等； ④入射角的正弦与折射角的正弦之比，对于给定介质及光波长，是一个常数。
1 波动光学基础
1.5 光在介质界面的反射与折射
主要内容
1.自然光在两种电介质分界面上的反射和折射 2.菲涅耳公式 3.斯托克斯倒易关系 4.布儒斯特定律 5. 反射光与透射光的半波损失（相位突变） 6. 全反射现象与应用 7. 反射光与透射光的能量分配
1 波动光学基础
1.5.1 光在介质界面的反射与折射
E1s E1s E2s E1 p cos i1 E1p cos i1 E2 p cos i2
高中物理：光的折射知识点
高中物理：光的折射知识点一、光的反射与折射现象1、光的反射：光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象2、光的折射：一部分进入第二种介质里继续传播的现象提醒：（1）反射现象遵循反射定律（2）在反射和折射现象中，光路是可逆的（3）光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化，但并非一定要变化：当光垂直分界面入射时，光的传播方向就不会变化二、光的折射定律1、内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．2、表达式：3、在光的折射现象中，光路是可逆的．三、介质的折射率1、折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．2、定义式：3、计算公式：n = c/v，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.4、当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．四、学生实验：测定玻璃的折射率1.学会用插针法确定光路.2.会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率．基本实验要求1．实验原理如实验原理图甲所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据或算出玻璃的折射率．2．实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．3．实验步骤(1)用图钉把白纸固定在木板上．(2)在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针．(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′.(5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像．(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′.(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值．规律方法总结1．数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2，并取平均值．.算出不同入射角时的(2)作sinθ1－sinθ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθsinθ2图象，由n＝可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为1－折射率．(3)“单位圆”法确定sinθ1、sinθ2，计算折射率n.以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如实验原理图丙所示，只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n.2．注意事项(1)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′.(2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．(3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差．(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像．五、光密介质与光疏介质1、定义：不同折射率的介质相比较，折射率大的介质叫做光密介质，折射率小的介质叫做光疏介质2、对光密介质和光疏介质的理解：（1）光密介质和光疏介质是相对而言的：水晶（n=1.55）对玻璃（n=1.5）而言是光密介质，而对金刚石（n=2.427）而言是光疏介质。
什么是光的折射和反射
什么是光的折射和反射光的折射和反射是光学中两个基本概念，它们描述了光线在介质之间传播时的行为。
在本文中，我们将介绍光的折射和反射的定义、原理以及相关的应用。
一、光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的光密度不同，导致光线的传播方向发生改变的现象。
折射现象可以通过斯涅尔定律来描述，即光线在分界面上的入射角和折射角之间满足一个简单的数学关系：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂其中，n₁和n₂分别表示两种不同介质的折射率，θ₁和θ₂分别表示光线在两种介质中的入射角和折射角。
斯涅尔定律表明，当光从一个光密度较低的介质传播到一个光密度较高的介质时，折射角会小于入射角；当光从一个光密度较高的介质传播到一个光密度较低的介质时，折射角会大于入射角。
光的折射现象在日常生活中有着广泛的应用。
例如，光在水中的折射现象使得物体在水中看起来似乎折断或扭曲。
这也解释了为什么在将一根棍子倾斜放入水中后，看上去比实际要短。
此外，光的折射还在眼镜、显微镜等光学仪器的设计中得到了广泛应用。
二、光的反射光的反射是指光线遇到分界面时，部分或全部被反射回原来的介质的现象。
光的反射规律可以通过著名的斯涅尔定律来描述，它说明了入射角和反射角之间的关系：θᵢ = θᵣ其中，θᵢ表示光线的入射角，θᵣ表示光线的反射角。
斯涅尔定律表明，入射角等于反射角，也就是说，光线以相同的角度从分界面反射回来。
光的反射现象在日常生活中随处可见。
例如，当光线照射到镜子上时，光线会被完全反射，我们就可以在镜子中看到自己的倒影。
反射的光线还被应用于光学器件，如反射望远镜、反光镜等。
三、光的折射和反射的应用光的折射和反射在光学技术和实际应用中发挥着重要作用。
下面我们将介绍一些常见的应用：1. 透镜和光学成像：通过光的折射和反射原理，透镜可以折射和聚焦光线，实现光学成像。
如凸透镜用于近视矫正和放大显微镜，凹透镜用于散光矫正和建筑设计等。
2. 光纤通信：光纤是利用光的折射和反射原理传输信息的重要技术。
高中物理选修3-1光的知识点
光知识点归纳光的折射知识点一、反射定律和折射定律1．光的反射(1)反射现象：光从第1种介质射到它与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象。
(2)反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。
2．光的折射(1)折射现象：如图所示，当光线入射到两种介质的分界面上时，一部分光被反射回原来介质，即反射光线OB。
另一部分光进入第2种介质，并改变了原来的传播方向，即光线OC，这种现象叫做光的折射现象，光线OC称为折射光线。
(2)折射定律：折射光线跟入射光线与法线在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
即sinθ1sinθ2＝n12，式中n12是比例常数。
3．光路可逆性在光的反射和折射现象中，光路都是可逆的。
如果让光线逆着出射光线射到界面上，光线就会逆着原来的入射光线出射。
知识点二、折射率1．定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫这种介质的折射率．定义式：n ＝sin θ1sin θ2. 2．意义：反映介质的光学性质的物理量．折射率越大，光从真空射入到该介质时偏折越大．3．折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c 与光在这种介质中的传播速度v 之比，即n ＝c v ，任何介质的折射率都大于1.知识点三、插针法测定玻璃的折射率1．实验原理：如图所示，当光线AO 1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 1对应的出射光线O 2B ，从而求出折射光线O 1O 2和折射角θ2，再根据n ＝sin θ1sin θ2或n ＝PN QN ′算出玻璃的折射率。
2．实验器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔。
3．实验步骤(1)将白纸用图钉钉在木板上。
(2)在白纸上画出一条直线aa ′作为界面(线)，过aa ′上的一点O 画出界面的法线NN ′，并画一条线段AO 作为入射光线，如图。
什么是光的反射和折射
什么是光的反射和折射？光的反射和折射是光线在与界面相交时发生的两种重要现象。
它们是光学中的基本概念，用于描述光在不同介质之间传播时的行为。
首先，让我们来解释光的反射。
光的反射是指光线遇到界面时，从原来的介质中反射回去的现象。
这个界面可以是两种不同介质之间的分界面，例如光从空气进入到玻璃或水中。
光的反射遵循以下几个基本规律：1. 法线规律：光线的入射角（入射光线与法线之间的夹角）等于反射角（反射光线与法线之间的夹角）。
这意味着入射光线和反射光线在界面上的反射角度相等。
2. 反射定律：入射光线、反射光线和法线三者在同一平面上。
这意味着反射光线和入射光线的方向相对于法线对称。
3. 全反射：当光从一个光密介质射向一个光疏介质时，如果入射角大于临界角，光将完全反射回光密介质中，不会折射到光疏介质中。
接下来，让我们来解释光的折射。
光的折射是指光线从一个介质进入到另一个介质时改变传播方向的现象。
这个界面可以是两种不同介质之间的分界面，例如光从空气进入到水或玻璃中。
光的折射遵循以下几个基本规律：1. 斯涅尔定律（折射定律）：入射光线、折射光线和法线三者在同一平面上。
入射光线和折射光线之间的折射角与入射角之间的正弦比等于两个介质的折射率之比。
2. 折射率：折射率是一个介质对光的折射能力的度量。
它是指光在该介质中传播时的速度与光在真空中传播时的速度之比。
不同介质具有不同的折射率。
3. 临界角：当光从一个光密介质射向一个光疏介质时，如果入射角大于临界角，光将发生全反射，不会折射到光疏介质中。
光的反射和折射是光在与界面相交时发生的基本现象。
通过理解和应用这些规律，我们可以解释和预测光在不同介质中的传播行为，从而为光学设备和现象的设计和应用提供基础。
反射和折射的基本概念
反射和折射的基本概念反射和折射是光学中两个重要的现象，它们在光的传播过程中起到了至关重要的作用。
本文将介绍反射和折射的基本概念以及它们在实际应用中的重要性。
一、反射的基本概念反射是指光线从一种介质射向另一种介质时，在两种介质的分界面上发生改变方向的现象。
当光线从一种介质射向另一种介质时，根据光的波动性质，光线会在两种介质的分界面上发生反射。
反射的方向遵循“入射角等于反射角”的定律，即入射角和反射角的大小相等。
反射现象在日常生活中无处不在，比如我们看到的镜子中的自己就是通过光的反射而形成的。
此外，在光学仪器中，光的反射也起到了重要的作用，例如反射望远镜和反射微观镜等。
二、折射的基本概念折射是指光从一种介质射向另一种介质时，在两种介质的分界面上改变方向和速度的现象。
当光线从一种介质射向另一种介质时，由于两种介质光速不同，光线在分界面上发生折射。
折射的方向遵循斯涅尔定律，即入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定关系。
折射现象在生活中也随处可见。
一个典型的例子是当光线从空气射入水中时，光线会发生折射并改变方向，使我们能够看到水中的物体。
这种现象也是造成闪光现象的原因之一。
三、反射和折射在实际应用中的重要性1. 光学仪器反射和折射在光学仪器中起到了重要的作用。
比如反射望远镜利用反射现象来聚焦光线，使观测者能够观察到遥远的物体。
另外，透镜利用折射现象使光线能够通过透镜并聚焦到一点，从而实现放大的效果。
这些光学仪器的发明和应用， greatly facilitate了天文观测和显微观察等领域的发展。
2. 光纤通信反射和折射在光纤通信中也起到了至关重要的作用。
光纤通信是一种基于光的传输技术，它可以通过光的反射和折射来传输信息。
光线通过光纤内部的多次反射，能够在长距离内进行传输。
光纤通信具有传输速度快、带宽大和抗干扰能力强等特点，已经成为现代通信领域中主要的传输方式。
3. 光学材料反射和折射现象也在光学材料的研究和应用中占据重要地位。
光的反射与折射
光的反射与折射光是一种电磁波，它在媒介中的传播会发生两种重要的现象，即反射和折射。
本文将深入探讨光的反射和折射的原理及相关应用。
一、光的反射反射是光线遇到分界面时，部分或全部发生方向改变的现象。
根据菲涅耳（Fresnel）定律，入射光线与分界面的法线之间的夹角等于反射光线和法线之间的夹角。
光的反射有以下几个重要特点：1.1 法线与入射角相等当入射光线与法线的夹角为θ，根据菲涅耳定律，反射光线与法线的夹角也为θ。
这意味着入射角与反射角相等。
1.2 反射角的形成反射角的大小取决于入射角的大小。
当入射角增大时，反射角也会相应增大。
反射角的大小在一定程度上决定了反射光线的方向。
1.3 反射光的特性反射光的强度与入射光的强度有关。
根据反射定律，入射光线和反射光线在同一平面内。
反射光线的强度取决于入射光的强度和分界面的材料特性。
二、光的折射折射是光线由一种介质进入另一种介质时，光线方向发生改变的现象。
根据斯涅尔定律，折射光线与分界面的法线之间的夹角与入射光线在两种介质中的传播速度之比成正比。
光的折射有以下几个重要特点：2.1 折射定律折射定律描述了入射角、折射角和两种介质的折射率之间的关系。
根据折射定律，入射角、折射角和两种介质的折射率满足下式：n1*sin(θ1) = n2*sin(θ2)。
其中，n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
2.2 折射率折射率是介质对光传播速度的衡量。
不同介质的折射率不同，是由介质的光密度和光速度决定的。
2.3 折射现象的原因光在不同介质中的传播速度不同，当光通过分界面时，由于传播速度的改变，光会发生折射。
这种现象是由光在不同介质中的传播特性引起的。
三、反射与折射的应用反射和折射在日常生活和科学研究中具有广泛的应用。
以下是一些例子：3.1 镜子的原理镜子是利用光的反射原理制成的。
根据反射定律，平面镜上的反射角等于入射角，所以我们可以看到镜子中的倒影。
fresnel公式
fresnel公式Fresnel公式是描述光在两种介质之间传播时发生反射和折射的规律。
它由奥古斯汀·让·菲涅耳在19世纪初提出。
Fresnel公式分为反射和折射两个部分，分别描述了光的入射、反射和透射的振幅和相位之间的关系。
根据Fresnel公式，入射光线在介质界面上会发生一部分反射，另一部分则会折射进入下一个介质。
对于垂直入射的光线，反射系数和折射系数可以按以下公式计算：反射系数R = |(n1 - n2) / (n1 + n2)|^2折射系数T = 1 - R其中，n1和n2分别为上一个介质和下一个介质的折射率。
反射系数表示入射光线被反射的比例，折射系数表示入射光线被折射的比例。
对于非垂直入射的光线，Fresnel公式还包括极化方向的影响。
在这种情况下，入射光线可以分为垂直极化（s极化）和平行极化（p极化）两部分。
对于s极化，反射和折射系数分别为：反射系数Rs = |(n1*cos(θ1) - n2*co s(θ2)) / (n1*cos(θ1) + n2*cos(θ2))|^2折射系数Ts = 1 - Rs其中，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
对于p极化，反射和折射系数分别为：反射系数Rp = |(n2*cos(θ1) - n1*cos(θ2)) / (n2*cos(θ1) + n1*cos(θ2))|^2折射系数Tp = 1 - RpFresnel公式在光学领域和光学器件设计中具有广泛应用。
例如，它可以被用来优化反射镜、透镜和光学薄膜的性能，以及研究光在介质中的传播和吸收等现象。
总结来说，Fresnel公式描述了光线在介质界面上的反射和折射行为，它提供了计算反射和折射系数的数学表达式，便于研究光的传播和相位的变化。
112光电磁理论
波和p波的取向与规定的正向一致，光波通过界面时，
折射波不发生相位改变。
2、对于反射波
应区分n1>n2和n1<n2两种情况，并注意1 B和1 时B的
不同。 8
（1）当光从光疏介质射到光密介质时（n1<n2)
rs
A1's A1s
sin(1 2 ) sin(1 2 )
n1 cos1 n2 cos2 n1 cos1 n2 cos2
为倒立。许多光学仪器利用全反射来改变光线的传播方向
和使像倒转。 25
潜望镜
潜望镜利用两个三棱镜来改变光线行进方向，形成正 立的像。
光导纤维
光利用全反射可在弯曲的光纤 内行进。
26
光纤可传导光能，传递光学图象，做成各种光纤传感器， 在医学（用于医疗诊病用的内视镜）、精密测量、计算机 以及光纤通信等方面得到广泛应用。
§11-2 光在电介质分界面上的反射和折射
研究单色平面波入射至两介质表面时的传播方向、振幅、 相位、能量及偏振性的变化。
一、电磁场的连续条件
当电磁波由一种介质传播到另一种介质时，由于介质的物
理性质（n、ε、μ）不同，电磁场在界面上是不连续的。但
分界面上的电磁场量具有一定的关系。
电磁场的连续条件是：在没有传导电流和自由电荷的介质
W2 (1 0.043)12W1 0.59W1
W1为入射光能量，由于反射而损失的能量占41%。 为减少光能量损失，近代光学技术普遍采用在光学元 件表面镀增透膜。
16
（五）反射和折射时的偏振关系
一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等 幅的、不相干的线偏振光。
将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一完全移去得到 的光，称为完全偏振光，也可称为线偏振光或平面偏振光。
光在两介质分界面上的反射与折射.ppt
A1 exp A1 ' exp A2 exp
iii(((kkk12'1rrr1t2')t1)t
)
§1-7 光在两个介质面上的
反射和折射
注：
1.位置矢量的原点可选取为分界面上的某 点O；
2.由于三个波的初位相可以不同，故振幅 一般为复数；
3.介质1中的电场强度是入射波和反射波
则电：场应强用度边之值和关。系：n
为
，
在介质1、2中光波的位相速度分别为
则： 由
n
k1
θ1 θ΄1
k΄1
1
o 2
界面
θ2 k2
n
k1
θ1 θ΄1
k΄1
1
o
界面
2
在界面上的投影相等。 θ2 k2 由三角函数和矢量关系可知：
则有： 即为入射角等于反射角――反射定律；
即为折射定律
§1-7 光在两个介质面上的 反射和折射
这样，我们就解决了平面光波在两个介质 分界面上的传播方向问题。
0
0
把上式代入磁场边界条件表达式，可以得 到关于三个电场振幅的另一个关系式：
n E n E n E cos
cos
cos
1 1s
1 1 1s
1
2 2s
2
联立两个关于E分量的方程，
§1-7光在两个介质分界面上的
反射和折射
则
E E E 1s
1s
2s
n E n E n E cos
cos
E1s E1s E2s
为了解出两个未知量，还需利用磁场的边
界条件：
H H H cos cos cos
1p
1
1p
物理光学-在各向同性介质界面上反、折射(1.2.1-2)
2.菲涅耳公式
消去Ers分量
⇒ ts =
[Eis − ( Ets − Eis )]n1 cosθ1 = Ets n2 cosθ 2
Ets 2 n1 cos θ1 2 n1 cos θ1 = = Eis n1 cos θ1 + n2 cos θ 2 n1 cos θ1 + ( n1 sin θ1 sin θ 2 ) cos θ 2 2 sin θ 2 cos θ 1 sin( θ 1 + θ 2 )
消去Etp分量
2E ip n1 cosθ1 = E tp (n 2 cosθ1 + n1 cosθ 2 )
⇒ tp = E
tp
E ip
=
2 n 1 cos θ 1 n 2 cos θ 1 + n 1 cos θ 2
=
2 cosθ1 sinθ 2 sin(θ1 + θ 2 ) cos(θ1 − θ 2 )
H is + H rs = H ts
n1 ( E ip + E rp ) = E tp n2
1 1 E ip + E µ 1V1 µ 1V1
rp
=
1 E µ 1V 2
tp
n1 (Eip + Erp ) cosθ2 n2
Erp (n 2 cosθ1 + n1 cosθ2 ) = Eip (n 2 cosθ1 − n1 cosθ2 )
光的折射和反射原理
光的折射和反射原理
折射和反射是光学中常见的现象。
它们是由于光在不同介质之间传播时遇到的不同介质的界面所引起的。
在光线从一种介质传播到另一种介质时发生折射。
折射是由于光在从一种介质传播到另一种介质的过程中速度改变所引起的。
根据斯涅尔定律，光线在两个介质界面上的入射角和折射角之间满足一个特定的关系，这个关系被称为折射定律。
根据折射定律，光线在从光密介质（如空气）射入光疏介质（如水）时会向法线弯曲，而在从光疏介质射入光密介质时则会离开法线。
这种折射现象在很多日常生活中都可以观察到，比如光线从空气射入水中时，光线会改变方向。
与折射不同，反射是在光线遇到界面时发生的。
当光线从一种介质射入到另一种介质时，一部分光线会反射回原来的介质中，这就是反射现象。
根据反射定律，入射角和反射角之间的关系与折射定律中的关系相同，但是光线的传播方向与法线相反。
这种反射现象在镜子、水面以及其他反射面上都可以观察到。
折射和反射现象广泛应用于光学领域。
例如，透镜利用了光线在两种介质之间的折射现象来聚焦光线。
反射式望远镜和显微镜则利用了反射现象来观察远处的物体或微小的细节。
总之，折射和反射是光在不同介质之间传播时出现的现象。
通过研究它们的原理，我们可以更好地理解光的行为和应用光学技术。
什么是光的反射和折射
什么是光的反射和折射光的反射和折射是物理学中的基本概念，涉及到光在不同介质中传播时的现象。
下面将分别对光的反射和折射进行详细的介绍。
一、光的反射光的反射是指光线在传播过程中遇到障碍物被反射出去的现象。
光线传播到两种不同介质的表面上时，会发生反射现象。
例如，光线传播到平面镜、球面镜等光滑的表面上时，会发生反射。
1.反射定律：反射定律是描述光的反射现象的基本规律，包括以下三个方面的内容：（1）入射光线、反射光线和法线在同一平面内；（2）入射光线和反射光线分居在法线的两侧；（3）入射角等于反射角。
2.镜面反射和漫反射：根据反射面的不同，光的反射分为镜面反射和漫反射。
镜面反射是指光线射到光滑表面上的反射，如平面镜、球面镜等。
漫反射是指光线射到粗糙表面上的反射，如光线照到地面上、物体表面等。
二、光的折射光的折射是指光线在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
光线传播到两种不同介质的界面时，会发生折射。
1.折射定律：折射定律是描述光在介质界面折射现象的基本规律，包括以下三个方面的内容：（1）入射光线、折射光线和法线在同一平面内；（2）入射光线和折射光线分居在法线的两侧；（3）入射角和折射角之间满足正弦定律：n1sin(θ1) = n2sin(θ2)，其中n1和n2分别为入射介质和折射介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
2.斯涅尔定律：斯涅尔定律是光的折射现象的另一种表达方式，即入射光线、折射光线和法线三者之间的夹角关系：cos(θ1)/cos(θ2) = n2/n1。
3.正常折射和全反射：当光线从光密介质进入光疏介质时，折射角小于入射角，这种折射现象称为正常折射；当光线从光密介质进入光疏介质时，折射角大于90°，这种现象称为全反射。
通过以上介绍，我们可以了解到光的反射和折射是光在传播过程中遇到不同介质时产生的现象，它们遵循相应的定律和规律。
这些知识点对于中学生来说，是光学学习的基础内容，对于深入理解光的传播和光学设备的工作原理具有重要意义。
光的折射和反射有什么区别
光的折射和反射有什么区别
光的反射和折射是光在两种物质的界面上传播方向发生变化的光学现象。
它们之间有一些相同点和不同点，可以总结如下:
相同点：
1.传播方向改变。
当光斜入射到另一种物质时，其传播方向在界面处发生变化。
2.位于法线的同一侧。
反射光线、折射光线和相应的入射光线都在法线的两侧。
3.三条线共面。
反射和折射光线与相应的入射光线和法线位于同一平面。
4.角度的大小同时变化。
反射角和折射角随相应的入射角而变化，同时变大或变小。
5、可以成像。
光在两种物质的界面上反射和折射时可以成像。
6.光路是可逆的。
反射和折射路径都是可逆的。
不同点：
1.界面上的不同分布。
反射光和入射光在界面的同一侧，而折射光和入射光在界面的两侧。
2.角度不同。
反射角等于入射角，折射角不(一定)等于入射角(一定的函数关系)。
3.方向不一定改变。
当光垂直入射到两种物质的界面上时，反射光的方向发生变化，光回到原来的物质。
折射光进入另一种物质，但方向不变。
4.对象和图像的分布是不同的。
反射图像在界面的两侧。
折射图像在界面的同一侧。
5.物体的大小不同。
反射时，物像大小相同，折射时，物像大小不同。
6.光反射时不一定折射，但光反向折射时(一般)同时反射。
一般会出画图题.根据半圆，直尺来画(当然要基于反射，折射定律)，另外就是关于它们的概念题了.很少出大题的.。
光的反射和折射的相同点
光的反射和折射的相同点
区别:1:概念不同：光的反射是光在一个平面被挡回,入射角和反射角度是相同的。
光的折射是光从不同密度的介质穿过时发生的偏折现象. 2：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相同。
2：反射光线与入射光线在界面的同侧，折射光线与入射光线却在界面的两侧。
3：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/sinr =v/v'=n=λ╱λ'(n为折射率，λ为波长)。
反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧。
反射角等于入射角。
反射角随入射角的增大而增大，减小而减小。
4：光发生反射时不一定发生折射，但光反生折射同时（一般都）发生反射。
5：物像分布不同。
反射时物像在界面的两侧。
折射时物像在界面的同侧。
相同点：1：可逆性：光的反射现象中，光路上是可逆的。
在折射现象中，光路是可逆的。
2：光在两种物质分界面处发生反射和折射时都能成像。
3：反射光线、折射光线与对应的入射光线和法线都在同一平面内。
4：反射光线、折射光线与对应的入射光线都在法线的两侧。
5：光斜射入另一种物质时，在分界面处传播方向都发生改变。
折射例子：放大镜、望远镜、水中的筷子、水中的鱼、海市蜃楼、彩虹、初升的太阳。
反射例子：镜子、水面的倒影、月光下的水坑。
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§1-7光在两个介质分界面上的反射 和折射
• 注意到入射波的S分量（或P分量）只对折、反射波的S分量（或P分量）有 贡献，可以定义反射率和透射率为：
• 容易证明：R+RT=1 Wr Wi
T Wt Wi
§1-7光在两个介质分界面上的反射
和折射
• (2) n1>n2 情形： • 光学中，通常把这种情形称为从光密媒质入射到光疏媒质。 • 前面已经说过，当i超过某个角度值时t不再存在。我们把t=90o所对应的入
R T 1 结果。
• 当入射波同时含有S分量和pP分量时，p 由于两个分量互相垂直，
§1-7光在两个介质分界面上的反射 和折射
• 所以，在任何地点任何时刻都有：
• 从而有： • 类似地有
Ei 2 Eis 2 Eip 2
Ii Iis Iip
Wi Wis Wip
Wr Wrs Wrp
Wt Wts Wtp
rs
n1 cosi n1 cosi
n2 n2
cost cost
cos cos
n n
2
i
1
t
rp
cos cos
n n 2
i
1
t
ts
n1
2n1
cosi
cosi n2 cost
2 cos
n
1
i
tp
cos cos
n n 2
i
1
t
r0
n1 n1
n2 n2
t0
2n1 n1 n2
• 其表达式为：
E1
A1
exp
i(k1
r
1t
)
E1' E2
A1 ' A2
exp exp
i(k1 i(k2
r r
'1 t) 2t)
1 1' 2 k1 r k1'r k2 r
§1-7光在两个介质分界面上的反射
和折射
• 折射、反射定律只解决了平面光波在两个介质分界面上的传播方向问题。 • 平面光波在两个介质分界面上能量分配问题，需要用菲涅耳公式来解决。 • 3.菲涅耳公式：
• 由于
I E n E • 定义s分量i的s 反、12透射率Rs、1 Ts为:i0s 2 2
1
c
2
i0s
1
0
• 类似地，当入射波只含有P分量时，可以求出P分量的透、反射率：
II r Rs
Wrs Wis
rs
is
2 s
nn Ts
Wts Wis
cost cosi
•
Its Iis
2 cost 1 cos i
ts
2
r Rp
Wrp Wip
I rp Iip
2 p
nn t Tp
Wtp Wip
cost Itp cosi Iip
2 cost 1 cos i
2 p
§1-7光在两个介质分界面上的反射 和折射
• 将菲涅耳公式代入以上四式，可以看出：
R T 1 • 这表明入射波能量全部转化s为反射波s和折射波的能量，是能量守恒定律的必然
§1-7光在两个介质分界面上的反射 和折射
• 在规定了电场、磁场的正方向后可以得到一组关于入射波、反射波、折 射波电场的振幅之间的关系——菲涅尔公式。
rs
sin( i sin( i
t ) t )
ts
2 sin t sin( i
cosi t )
rp
tg(i tg(i
t ) t )
tp
2sin t cosi sin( i t ) cos(i
射角叫做临界角，用c表示。
sin
n2
n c 1
i c时，t存在，
§1-7光在两个介质分界面上的 反射和折射
一、 内容回顾 二、折、反射波性质的进一步讨论：
§1-8全反射
• 一、内容回顾： • 1.电磁场的边值关系 • 是研究光在两个介质分界面上的反射和折射规律的基础。 • 电磁场的边值关系总结为：尽管两种介质的分界面上，电磁场量整个的是不
连续的，但在界面上没有自由电荷和面电流时，磁感应强度矢量和电位移矢 量法向分量与电场强度和磁场强度的切向分量是连续的。
K΄i
Eip和Erp中
His ·
Hrs
垂直于界面的成分变为主要成分，
此时尽管rp >0 ，
θi θr
Erp
但因它们的正向规1定基本相反，
所以实际上仍有Ei2p和Erp的主要成分为反向。
θt Etp
· Hts
Kt
• 因此可以说，在n1n2时，反射波电场方向总与入射波电场的方向相反或接近相 反。
• 正入射时：i=0，t=0。 • 此时s和p分量的差别消失，有
§1-6电磁场在两个介质分界面上的 边值关系
• 电磁场在两个介质分界面上的边值关系可以总括为：
n
(B1
B2 )
0
n (D1 D2 ) 0
nn
( (
E1 H1
E2 H
)
2
0 )0
§1-7光在两个介质分界面上的反射 和折射
• 2.利用电磁场的边值关系可以证明光波在两个介质分界面上的反射和折射遵 循反射定律和折射定律。
t
)
• 4.从菲涅尔公式中得到的信息： • （1） n1n2 情形：
• 反射波电场的s分量扰动方向在界面上任何地点始终与 入射波的s分量有一个位相差别，该现象称为
半波损失；
• 对于P分量：当i等于某个特定值B时，rp=0。
• B 称为布儒斯特角。
1
• •
这布儒样，斯如特果角B 平入t面射g波，1以则nn12
• 5.折、反射波从入射波获得的辐射能量： • 亦即透、反射率问题： • 单位时间内入射波投射在 界面上面积A0内的 平均辐射能为：
• 对于反射波和折射波：
1
I A Wis is
cos
0
i
2
Ai θi θr A0 θt
I I Wrs rs A0 cosr rs A0 cosi
Wts Its A0 cost
菲涅尔公式描述折、反射波（复）振幅与入射波（复）振幅之间的关系，是物 理光学中的又一组基本公式。
§1-7光在两个介质分界面上的反射 和折射
• 研究该问题的基本思路：我们可以把入射波电场的振幅矢量分解成两个分量， 一个分量垂直于入射面，称为“s”分量；另一个分量位在入射面内，称为“p” 分量。
• 根据叠加原理：可以只研究入射波电场仅含s分量和仅含p分量这两种特殊情况； 当两种分量同时存在时，则只要先分别计算由单个分量所造成的折、反射波电 场，然后再作矢量相加即可得到结果。
0.8
tp rp
ts
• 不论入射波的电场
0
300 θB 600
900 θi
• 振动方向如何，反射波中 -0.2
• 不再含有p分量，只有s分量。
rs
-1
• 关于反射波p分量的相位：虽然可以说当iB时存在位相跃变，而i B时 无此位相跃变。
• 但是，
• 考虑到当i 比较大 • （ B ）时，
Ki
Eip