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光折射的原因

原创 2025-06-03 15:20:23 次阅读

光折射的原因是光从一种介质进入另一种介质时,由于两种介质的折射率不同,导致光速发生变化,进而发生方向的改变。这种改变遵循斯涅尔定律,即入射角与折射角的正弦比等于两种介质的折射率之比。

光波属于电磁波的一种,具有特定的频率范围。在光波传播的过程中,它包含两个垂直于传播方向的分量:电场分量和磁场分量。当光波的电场分量与介质中的原子相互作用时,会引起电子极化,即电子云与原子核的重心发生相对位移。这种相互作用导致光波的一部分能量被介质吸收,同时光波在介质中的速度降低,方向发生改变,这就是光折射现象发生的原因。

全反射现象

光从光密介质(折射率较大的介质)射向光疏介质(折射率较小的介质)的界面时,如果入射角大于临界角,光波将不会折射进入光疏介质,而是全部反射回光密介质,这种现象称为全反射。

全反射是光纤通信技术的基础。它仅在光线从光密介质进入光疏介质时发生。光从介质射入空气(或真空)时,全反射的临界角C与介质的折射率n之间存在定量关系:sinC=1/n。这个关系表明,介质的折射率越大,全反射的临界角越小。例如,水的临界角为48.8°,不同种类的玻璃临界角在32°到42°之间,而金刚石的临界角为24.4°。

全反射在自然界中是一种常见的现象。例如,水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮,这是因为光从水或玻璃射向气泡时,在界面上发生了全反射,使得部分光线被反射回来,增加了气泡的亮度。

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