波的折射为什么垂直时间相同
❶ 波的折射定律
光线通过两介质的界面折射时,确定入射租皮或光线与折射光线传播方向间关系的定律,几何光学基本定律之一。入射光线与通过入射点的界面法线所构成的平面称为入射面,入射光线和折射光线与法线的夹角分别称为入射角和折射角,以θi和θt表示。折射定律为:①折射光线在入射面内。②入射角和折射角的正弦之比为一常数,用n21表示,式中n21称为第二介质对第一介质的相对折射率。
❷ 如何用惠更斯原理证明波的反射与折射定律
反射定律:
a、b、c是入射波的波线,a'、b'、c'是反射波的波线AB、A'B'分别是入射波中abc、反射波中a'b'c'包络成的波面由于波从B传播到B'所用的时间与波从A传播到A'所用的时间是一样的,而波在同种介质中的波速相同。
故B'B=AA'AB、A'B'分别与入射波线、反射波线垂直故Rt△AB'B≌Rt△B'AA',所以∠A'AB'=∠BB'A入射角i和反射角i'分别为∠BB'和∠A'AB'的余角,所以i'=i。在波链岩局的反射中,反射角等于入射角。
折射定律:
一束平行光照射到两种介质的交界面上,直线AC是折射前的波阵面,A'C'是折射后的波阵面.因为是平行光,波阵面与光的行进方向是垂直的,所以CC'垂直于AC,AA'垂直于A'C',因此角CAC'等于入射角i1,角AC'A'等于折射角i2,所以AA'=AC'sin i2, CC'=AC'sin i1。
在同一段时间里,A点的光走到A',C点的光走到C',所以这两段路程的比等于光速的比,即CC'/AA'=v1/v2.又因为AA'=AC'sini2, CC'=AC'sini1,所以sin i1/sin i2=v1/v2是常数。
(2)波的折射为什么垂直时间相同扩展阅读:
菲涅耳在惠更斯原理的基础上,补充了描述次波的基本特征——相位和振幅的定量表示式,并增加了“次波相干叠加”的原理,从而发展成为惠更斯—菲涅耳原理。这个原理的内容表述如下:
面积元dS所发出的各次波的振幅和相位满足下面四个假设:
1、在波动理论中,波面是一个等相位面。因而可以认为dS面上各点所发出的所有次波都有相同的初位相(可令其为零)。
2、次波在P点处所引起的振动的振幅与r成反比。棚让 这相当于表明次波是球面波。
3、从面元dS所发次波在P处的振幅正比于dS的面积,且与倾角θ有关,其中θ为dS的法线N与dS到P点的连线r之间的夹角,即从dS发出的次波到达P点时的振幅随θ的增大而枣虚减小(倾斜因数)。
4、次波在P点处的位相,由光程nr决定。
❸ 折射现象的原理是什么
[折射现象的原理]:当光从一种介质斜射入另一种介质时,一般会发生偏折,这种现象叫做光的折射。传播介质的改变是导致光波发生折射的重要原因。
折射定律:由荷兰数学家斯涅尔发现,是在光的折射现象中,确定折射光线方向的定律。"折射定律"是指当光由第一媒质(折射率n1)射入第二媒质(折射率n2)时,在平滑界面上,部分光由第一媒质进入第二媒质后即发生折射。
[特性]: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。在折射现象中,光路是可逆的。在两种介质的分界处,不仅会发生折射,也发生反射。例如在水中,部分光线会反射回去,部分光线会进入水中。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。
[光的折射定律]:
1.折射光线、入射光线和法线在同一平面内。(三线段蚂漏共面)
2.折射光线与入射光线分居法线两侧。(两线分居)
3.当光从空气斜射入其他介质中时,折射角小于入射角。 握烂
4.当光从其他介质中斜射入空气时,折射角大于入射角。
5.折射角随着入射角的增大而增大。
6.当光线垂直射向介质表面时,传播方向不改变,这时入射角与折射角均为0°。物正
❹ 光的折射原理是什么原理
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
光波的折射原因
光,也是一种波,光波折射的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)。码首当然波线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。即迟培数入射角∠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着弯曲(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。光进入介质与磁体进入闭合的电磁线圈的过程相似,它们都要和对方发生“动斥力”相互作用,都要做入射功,都要降低入射速度。
2.2.光在O点和介质的另一种相互作用力是光和界面间的相互引力:如图二所示:该图是约放大10倍的示意图,OC线距离界面设为中滑h=10米。光原来没有垂直于界面的运动速度,光在介质中垂直于界面的速度Vh是由它们间的相互引力作用产生的。
3. 用“光和物质间相互作用力理论”计算光折射的方法比用“光折射定律”计算更快捷。
以图三为例,图三是光折射实况缩小约10倍示意图,光在介质内外各有一秒钟的射程,设:光以入射角a=60射入折射率n=1.5的介质,求光在介质中平行于界面和垂直于界面的速度各是多少?
3.1设光在介质中平行于界面的速度为Vs,无须求折射角即可直接求出该值,因为
Vs=sina V余=sinaC/n=sin601.333X10米/秒
Vs =1.155X10米/秒。
3.2设光在介质中垂直于界面的速度为Vh:
Vh=(V- Vs)=1.633X10米/秒
4. “用光和物质间相互作用力理论”计算光在介质中垂直于界面速度的另一种求法更精确:
如图四所示,
4.1.求V余垂直于界面的分矢量Vh1
Vh1=cosa V余=0.66667X10米/秒
4.2.求引力作用产生的速度Vh2
由引力公式得出光和介质间的平均引力加速度A,
A=C(n-1)/2hn=1.111X10米/秒
由作用距离得平均引力加速度作用的时间T,设H=10米
H= Vh1T+AT∫dT
解得T=0.8696938455X10秒
Vh2=AT=0.966326495X10米/秒
4.3.最后求出光垂直于界面的总速度Vh
Vh= Vh1+ Vh2=1.63299316167X10米/秒
通过以上运算我们看到:用“光和物质间相互作用力理论”,计算光折射的数据比用“光的折射定律”计算的更准确。不论在宏观领域观测或是在微观领域观察;不论是在光现象中或是理论计算,均可看出光和物质间的相互作用力是光折射的主要因素。