折射定律的介绍

1. 折射定律的介绍

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。（1）折射光线位于入射光线和界面法线所决定的平面内；（2）折射线和入射线分别在法线的两侧；（3）入射角i的正弦和折射角i′的正弦的比值，对折射率一定的两种媒质来说是一个常数。光从光速大的介质进入光速小的介质中时，折射角小于入射角；从光速小的介质进入光速大的介质中时，折射角大于入射角。

2. 折射定律

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。   
4.当光从其他介质中斜射入空气时，折射角大于入射角。（可以用光在不同介质中的传播速度不一样来记。）   
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°。

3. “折射定律”是谁首先发现的﹖

【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。 
 
  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。
 
实验指出：
 
（1）折射光线位于入射光线和界面法线所决定的平面内；
 
（2）折射线和入射线分别在法线的两侧；
 
（3）入射角i的正弦和折射角i′的正弦的比值，对折射率一定的两种媒质来说是一个常数.   浅显的说，就是光从光速大的介质进入光速小的介质中时，折射角小于入射角；从光速小的介质进入光速大的介质中时，折射角大于入射角。
 
 

 
 
 

——威理博·斯涅尔

4. 折射定律的相关解释

 费马原理又称为“最短时间原理”：光线传播的路径是需时最少的路径。费马原理更正确的版本应是“平稳时间原理”。对于某些状况，光线传播的路径所需的时间可能不是最小值，而是最大值，或甚至是拐值。例如，对于平面镜，任意两点的反射路径光程是最小值；对于半椭圆形镜子，其两个焦点的光线反射路径不是唯一的，光程都一样，是最大值，也是最小值；对于半圆形镜子，其两个端点Q、P的反射路径光程是最大值；又如最右图所示，对于由四分之一圆形镜与平面镜组合而成的镜子，同样这两个点Q、P的反射路径的光程是拐值。假设，介质1、介质2的折射率分别为n1、n2，光线从介质1在点O传播进入介质2，θ1为入射角，θ2为折射角。从费马原理，可以推导出斯涅尔定律。通过设定光程对于时间的导数为零，可以找到“平稳路径”，这就是光线传播的路径。光线在介质1与介质2的传播速度分别为v1=c/n1，v2=c/n2。其中，c为真空光速。由于介质会减缓光线的速度，折射率n1、n2都大于1。如右图所示，从点Q到点P的传播时间为。根据费马原理，光线传播的路径是所需时间为极值的路径，取传播时间T对变量x的导数，并令其为零。经整理后可得dT/dx=sinθ1/v1-sinθ2/v2=0。将传播速度与折射率的关系式代入，就会得到折射定律：n1sinθ1=n2sinθ2。  假设对某系统整体做一个平移之后，这系统仍旧保持不变，则称此系统具有平移对称性。从平移对称性，可以推导出斯涅尔定律。这是建立于横向均匀界面不能改变横向动量的道理。由于波矢量  因此，k1sinθ1=k2sinθ2。（1）根据折射率的定义式：n=c/v=ck/ω，其中，ω是光波的角频率。将其带入（1）式，即可得到折射定律：n1sinθ1=n2sinθ2。微观至原子尺寸，虽然没有任何界面是完全均匀的，假若精细至光波波长尺寸，传播区域可以估视为均匀，则平移对称性仍不失为优良近似。  几何光学的三条基础定律为：  第一定律：入射波、反射波、折射波的波矢量，与界面的法线共同包含于“入射平面”。  第二定律：反射角等于入射角。这定律称为“反射定律”。  第三定律：这定律称为“斯涅尔定律”，又称为“折射定律”。  由于光波是电磁辐射，因此光必须满足麦克斯韦方程组与伴随的边界条件。其中一条边界条件为，在边界的临近区域，电场平行于边界的分量必须具有连续性。假设边界为xOy平面，则在边界，有E∥,i(x，y，0)+E∥,r(x，y，0)=E∥,t(x，y，0)。其中，E∥,i、E∥,r、E∥,t分别为在入射波、反射波、折射波（透射波）的电场平行于边界的分量。假设入射波是频率为ω的单色平面波，则为了在任意时间满足边界条件，反射波、折射波的频率必定为ω。设E∥,i、E∥,r、E∥,t的形式为E∥,i=E∥,i0exp(iki·r-ωt)、E∥,r=E∥,r0exp(ikr·r-ωt)、E∥,t=E∥,t0exp(ikt·r-ωt)。其中，ki、kr、kt分别是入射波、反射波、折射波的波矢量，E∥,i0、E∥,r0、E∥,t0分别是入射波、反射波、折射波的波幅（可能是复值）。为了在边界任意位置（x，y，0）满足边界条件，相位变化必须一样，必须设定kixx+kiyy=krxx+kryy=ktxx+ktyy。因此，kix=krx=ktx，kiy=kry=kty。不失一般性，假设kiy=kry=kty=0，则立刻可以推断第一定律成立，入射波、反射波、折射波的波矢量，与界面的法线共同包含于入射平面。从波矢量x-分量的相等式，可以得到kisinθi=krsinθr。而在同一介质里，ki=kr。所以，第二定律成立，入射角θi等于反射角θr。应用折射率的定义式：n=c/v=ck/ω，可以推断第三定律成立：nisinθi=ntsinθt。其中，nt、θt分别是折射介质的折射率与折射角。从入射波、反射波、折射波之间的相位关系，就可以推导出几何光学的三条基础定律。

5. 怎样才能知道斯涅尔定律中某介质的绝对折射率

 怎样才能知道斯涅尔定律中某介质的绝对折射率  折射率：光在真空中的相速度与光在介质中的相速度之比值。  既然是比值，就必然有对比的两个量。那当然是相对而言的。  没有绝对折射率。
  物理 光的折射斯涅尔定律公式是什么？  光入射到不同介质的介面上会发生反射和折射。其中入射光和折射光位于同一个平面上，并且与介面法线的夹角满足sin关系  高中选修3-4
  斯涅尔定律是什么？  就是光的折射定律：  折射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，入射光线和折射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦和折射角的正弦的比值对于一定的两种媒质来说是一个常数。这个常数是第二种媒质对第一媒质的相对折射率，即：sin i1/sin i2 =n21 ，n21 = n2 / n1 。其中i1和i2分别为入射角和折射角；n21为折射光所在媒质对入射光所在媒质的相对折射率；n2和n1为两种媒质的绝对折射率。
  利用折射定律证明任一介质的折射率为真空中的光速c与该介质中的光速之比  惠更司原理可以
  光密介质的折射率大还是小？  光密介质只是相对而言的，一般是相对于空气来说的，光密介质的折射率会大于与之相比较的介质的折射率
   
  如何测不透明介质的折射率  利用 布儒斯特定律，把不透明介质表面加工成反光面，用自然光从空气斜射，用偏振片检测反射光。改变入射角，当反射光是偏振光时，入射角就等于布儒斯特角io.则n=tanio.
  介质的折射率是由什么因素决定的？  不对的，介质的折射率是由其本身材料决定，换句话说，由其物质本身所含的粒子性质决定的，例如塑料和矽合成材料其折射率与单矽就不同，要知道折射率的形成与物质内部粒子的性质（形状，大小，活跃程度，分布等）因数有关。 至于决定式是讲其得出折射率的相关公式，并不代表其本质，而是实验得出其结果的方式，实际上 ，折射率在量子力学和量子场论中还有其本质表达形式，研究生阶段以后你将会有更深刻认识。
  
  
  折射率[绝对折射率]光从真空射入介质发生折射时，入射角i与折射角r的正弦之比n叫做介质的“绝对折射率”，简称“折射率”。它表示光在介质中传播时，介质对光的一种特征。[公式]n=sin i/sin r=c/v由于光在真空中传播的速度最大，故其他媒质的折射率都大于1。同一媒质对不同波长的光，具有不同的折射率；在对可见光为透明的媒质内，折射率常随波长的减小而增大，即红光的折射率最小，紫光的折射率最大。通常所说某物体的折射率数值多少（例如水为1.33，水晶为1.55，金刚石为2.42，玻璃按成分不同而为1.5～1.9），是指对钠黄光（波长5893×10^-10米）而言。[相对折射率]光从介质1射入介质2发生折射时，入射角θ1与折射角θ2的正弦之比n21叫做介质2相对介质1的折射率，即“相对折射率”。因此，“绝对折射率”可以看作介质相对真空的折射率。它是表示在两种（各向同性）介质中光速比值的物理量。[公式]n21=sinθ1/sinθ2=n2/n1=v1/v2
  声波在物理学上是否非常符合斯涅尔定律?  菲涅尔定律当然适用于声波~如果严格来说,应该是惠更斯-菲涅尔定律,声波传播的所有物理现象都可以运用这个定律解释~
  在折射定律中令两个介质的折射率互为相反数会有怎么样的结果？为什么？  以下两行文字摘自网路。  “折射光线与入射光线位于介面法线同侧，相当于折射角为负值。我们把这种折射称为负折射，而更为神奇的是折射角大小仍可由斯涅耳定律确定，我们只须做的就是将左手介质的折射率取为负值，因此左手性介质也被称为负折射率物质。 ”  我能力有限，具体的何为“左手材料”我说不好，但是可以说负折射率的物质可能存在
   

6. 斯涅尔定律：光波发生折射，入射角与折射角之间的关系

7. 折射定律的理论发展

最早定量研究折射现象的是公元2世纪希腊人C.托勒密,他测定了光从空气向水中折射时入射角与折射角的对应关系,虽然实验结果并不精确,但他是第一个通过实验定量研究折射规律的人。1621年,荷兰数学家W.斯涅耳通过实验精确确定了入射角与折射角的余割之比为一常数的规律,即cscθi/cscθt=常数故折射定律又称斯涅耳定律。1637年,法国人R.笛卡儿在《折光学》一书中首次公布了具有现代形式正弦之比的规律。与光的反射定律一样,最初由实验确定的折射定律可根据费马原理、惠更斯原理或光的电磁理论证明之。

8. 折射定律

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。   
4.当光从其他介质中斜射入空气时，折射角大于入射角。（可以用光在不同介质中的传播速度不一样来记。）   
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°。
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