光的折射( 二 ) _生活百科

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v>v‘，所以路程S>S’，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，连线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：利用平面几何证明即可。在光的反射中已经证明∠BAB’=∠MB’A（由于AM=BB’，所以Rt△BAB’=Rt△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=v/v‘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=vt/（v‘t）=v/v’即sin∠4/sin∠3=v/v’因为同一种波进入不同介质，频率f不变，故根据v=λf，有v/v‘=λf/（λ’f）=λ/λ‘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。近代物理学指出，我们平时所说的光是一种没有静质量、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. 光在巨观领域的折射：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着弯曲（折射）。2．光在微观领域的折射：

文章插图
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，绿色长方体示绝对摺射率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