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光的折射是光学中的基本现象。当光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会发生偏折。图中红色光线是入射光线,蓝色光线是折射光线,虚线是法线。入射角θ1和折射角θ2分别是入射光线和折射光线与法线的夹角。
折射定律包含三个重要内容。第一,折射光线、入射光线和法线必须在同一平面内,这保证了光的传播具有确定性。第二,折射光线和入射光线分居法线的两侧,即它们位于法线的不同侧。第三,入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数,这个常数等于两种介质的折射率之比。
斯涅尔定律是折射定律的数学表达式,公式为n1乘以sin θ1等于n2乘以sin θ2。其中n1和n2分别是第一种和第二种介质的折射率,θ1是入射角,θ2是折射角。例如,空气的折射率约为1.0,水的折射率约为1.33。这个定律精确描述了光在不同介质间传播时角度的变化关系。
折射方向遵循特定规律。当光从光疏介质射入光密介质时,如从空气进入水中,折射角小于入射角,折射光线偏向法线。相反,当光从光密介质射入光疏介质时,折射角大于入射角,折射光线偏离法线。特别地,当光垂直入射时,传播方向不变,折射角为零度。让我们观察不同入射角下的折射现象。
总结光的折射规律:光的折射是普遍存在的光学现象,严格遵循斯涅尔定律。折射方向取决于两种介质的折射率大小关系。当光从光疏介质进入光密介质时偏向法线,反之则偏离法线。这些规律在透镜、棱镜等光学仪器的设计中有重要应用,是现代光学技术的基础。