折射
- 当光通过两种不同透明介质之间的边界时,就会发生折射
- 在边界处,光线经历一个方向改变
- 方向是与假设的法线的夹角
- 它垂直于边界的表面,由一条直线虚线表示
- 方向的改变取决于光线经过的介质:
- 从空气到玻璃(低密度到高密度):光弯曲对正常的
- 从玻璃到空气(密度大到密度小):光线弯曲走了从常态
- 当光线沿着法线(垂线)穿过时不弯曲在所有
光通过玻璃块的折射
- 方向的变化是由于在不同物质中运动时速度的变化而发生的
- 当光进入密度较大的物质时,光线就会慢下来,因此它们会向正常值弯曲
- 折射过程中唯一改变的性质是速度和波长——波的频率不会改变
折射率计算
- 折射率,n,是一种材料的属性,用来衡量光穿过该材料时减速的程度
- 地点:
- c=光速在真空中(m1)
- v=物质中光速(m s)1)
- 光在不同的物质中以不同的速度传播,这取决于它们的折射率
- 具有高折射率的材料被称为光密度在美国,这种物质导致光传播慢
- 由于物质中的光速总是小于真空中的光速,所以n的值为总是大于1
- 在计算中,空气的折射率可以取约1
- 这是因为光在空气中传播时(与在真空中传播相反)不会明显减速。
斯涅尔定律
- 斯涅尔定律将入射角与折射角联系起来,它由以下公式给出:
n1罪θ1=n2罪θ2
- 地点:
- n1=材料的折射率1
- n2=材料的折射率2
- θ1=材料1中光线的入射角
- θ2=材料2中光线的折射角
斯涅尔定律用于计算折射率或与边界法线的夹角
- θ1而且θ2都是从正常的
- 物质1总是射线经过的物质第一个
- 物质2总是光线经过的物质第二个
工作的例子
光线直射在玻璃立方体的垂直面上。如图所示,垂直面上的入射角为39°,折射角为25°。说明玻璃的折射率约为1.5。
考试技巧
一定要反复检查折射率的计算是否大于1。否则,您的计算肯定出错了!空气的折射率在这个问题中没有给出。总是假设n空气= 1。总是检查入射角和折射角是法线和光线之间的角度。如果计算光线与边界之间的角度,则计算90 - θ(因为法线垂直于边界)以得到正确的角度。
研究折射和全内反射
实验目的
- 实验的目的是计算透明半圆块的折射率
- 独立变量=入射角θ1
- 因变量=折射角θ2
- 控制变量:
- 半圆形块的大小
- 光线强度
设备清单
- 决议测量设备:
- 直尺= 1mm
- 量角器= 1°
方法
用来测量通过半圆形块的折射效果的仪器
- 将半圆形块放在量角器顶部,其直径中心与量角器上的0°对齐
- 将灯箱中的光对准这个0°,并画一条垂直于半圆形块的长边的虚线。这是常态
- 使用铅笔和尺子,追踪光线进入块和离开
- 重复这个步骤,每10°移动光线,直到80°。这是入射角θ1
- 射线离开物体与法线的夹角是折射角θ2.为了准确地测量,最好将块移开
- 记录折射角为90°时的角度(光线沿块的直线边界离开),就在它被反射之前。这是临界角
- 对矩形玻璃块重复上述实验
- 结果表的示例如下所示:
结果示例表
结果分析
- 块的折射率是用斯涅尔定律计算的:
n1罪θ1=n2罪θ2
- 因为n1第一种材料的折射率,这是空气,因此等于1吗
- 因此,块的折射率n是由公式得出的:
- 因此,梯度sin θ的图像2对sin θ1是折射率n
- 临界角,C,可以用公式计算
测量折射率的结果示例图
实验评估
系统误差:
- 线条每次都应该从光线的中心开始画
随机误差:
- 用尖头的铅笔在纸上准确地画出每个角度的线
- 灯箱发出的光会有点模糊和分散,这给了一个主观角度的解读
- 使用集中激光将产生更明确的射线,因此在跟踪线条时不确定性更小
- 重复实验,找出每个折射角度的平均读数
安全注意事项
- 射线盒的光线不宜照射眼睛,以免损伤眼睛
- 激光会永久性地损害你的视力,因此,戴上激光安全护目镜
- 不要把激光照射在反射表面上
- 在门上放置激光警告标志
- 不要用激光照射人
- 确保玻璃块远离桌子表面的边缘,因为如果它们掉下来可能会损坏和破裂