光的折射

通过观察围绕我们的常见光学现象，我们可以得出结论，光线似乎是沿直线传播的。在20世纪的某个时候，光的波动理论常常变得不适用于光与物质相互作用的情况，并且光的行为通常有点像流或粒子系统。关于光的真实性质的讨论持续了多年，直到出现了现代的光量子论，即光既不是微弱的波，也不是自然的“粒子”。新理论将光的粒子性质与光的波性质联系起来。它。本文使用光的直线传播简要解释了光的折射。

光的折射

有时看起来，当光从一种介质倾斜传播到另一种介质时，第二种介质中光的传播方向会发生某种变化。这种现象称为光折射。简而言之，它描述了当光从一种介质传播到另一种介质时，光速或速度的变化。光的折射取决于我们使用的介质的速度以及光所来自的另一种介质的性质。该折射现象也遵循某些定律。

折射的原因

速度变化会改变穿过介质的光的方向：

每当光线以一定角度传播到折射率略有不同的介质中时，光线都会在表面发生折射。光速的改变导致光线方向的改变。例如，考虑空气进入水中。随着光继续以某个不同的角度行进，光速进一步降低。

上图中描述了玻璃中的光折射。当光线从空气传播到玻璃中时，光线会逐渐变慢并稍微改变其方向。当光线从密度较小的物质传播到密度较大的物质时，折射的光会更多地向法线假想线弯曲或偏离。如果光波以垂直或垂直的方向落在边界上，则尽管其速度发生变化，光线也不会发生折射。

折射定律

通过不同介质传播的光的折射遵循某些定律。如下所述，存在两个折射定律，在折射定律的作用下，光线随之而来，我们看到了物体的折射图像。

• 反射点，入射点和入射点的法线都倾向于位于同一平面上。
• 其次，入射角与折射角的正弦之比是恒定的，这被称为斯涅尔定律。

$\frac{sin (i)} {sin (r)}$ =恒定

在i =入射角，r =折射角的情况下，常数值取决于两种介质的折射率。这是他们的比例。

现实生活中的折射

• 沙漠中的海市age楼和迫在眉睫的是光折射造成的视觉错觉类型。
• 游泳池总是看起来或看起来比实际要浅得多，这是因为来自游泳池底部的光线由于光线的折射而在表面弯曲。
• 由水滴形成的彩虹是折射的一个示例，因为太阳光线弯曲穿过雨滴，或者空气中的水滴导致彩虹。
• 当白光通过棱镜时，由于光的折射，它分成七种颜色(VIBGYOR)—红色，橙色，黄色，绿色，蓝色和紫色。

光折射的应用

折射在光学和技术领域有许多广泛而普遍的应用。下面是其中一些：

• 透镜利用折射现象形成物体或物体的图像以用于各种目的，例如用于放大。
• 视力不佳的人戴的眼镜使用折射原理。
• 为了安全起见，折射在房屋门的窥视孔，相机，电影放映机内部以及望远镜中使用。

折光率

折射率也称为折射率，它使我们能够知道光以多快的速度穿过材料介质。

折射率是无量纲的量。对于给定的材料或介质，折射率被认为是真空中的光速(c)与它所通过的介质中的光速(v)之比。介质的折射率用小n表示，并由以下公式给出：

$n= \frac{c}{v}$

其中c =真空中的光速，v =介质中的光速。

在第一种介质不是真空的情况下，不同介质中给定的光速还可以通过以下方式给出折射率：

$n_{21}= \frac{v_{1}}{v_{2}}$

n ₂₁ =相对于1的折射率2。

根据材料或介质的给定折射率，光线要么改变其方向，要么在将两种给定介质分开的接合处弯曲。如果光线从某种介质传播到折射率稍高的另一种介质，则在这种情况下，当从稀有介质传播到密度较高的介质时，光线会向法线方向弯曲；否则，当从较密的介质传播到较稀疏的介质时，光线会偏离法线方向。中等的。

下表提供了有关介质的不同折射率的想法。折射率较高的材料比折射率较低的材料(在这种介质中更稀有)在光学上更致密。该值是针对真空或空气计算的，因此它们是绝对折射率。

Material Medium	Refractive Index	Material Medium	Refractive Index
AIR	1.0003	CANADA BALSAM	1.53
ICE	1.31	ROCK SALT	1.54
WATER	1.53	CARBON DISULPHIDE	1.63
ALCOHOL	1.56	DENSE FLINT GLASS	1.65
KEROSENE	1.44	DIAMOND	2.42
FUSED QUARTZ	1.46	SAPPHIRE	1.77
TURPENTINE	1.47	RUBY	1.71
BENZENE	1.50	CROWN GLASS	1.52

镜片折射

从空气到玻璃的光线会发生折射。通过利用主要是凹形或凸形的特殊类型的球形透镜，从空气传递到透镜的光线又从透镜表面发散或从透镜表面会聚。镜头用于望远镜和显微镜。照相机和投影仪中也需要它们。我们自己的眼睛有一个凸透镜，因此是一个球形透镜的例子。最初，图像是反转的，但是当盲点中的视神经将脉冲传输到大脑时，它会对其进行处理，我们会以正确的方向感知图像。与通过镜片折射有关的重要术语：

1. 曲率中心：实际玻璃球的中心，给定的透镜构成其中的一部分。
2. 主轴：当两个球面是给定透镜的一部分时，是假想线连接两个球面的曲率中心。
3. 主焦点：这是位于主轴上的点，在平行透镜的光线平行的情况下，在凸透镜的情况下会合(或者在凹透镜的外推后看起来会合)。
4. 光学中心：这是位于透镜内或透镜直径与主轴线相交的中心的一个点。
5. 焦距：焦点与光学中心之间的距离

凸透镜

凸透镜也称为会聚透镜，因为它会聚落在其上的光线。镜片表面本质上是有点凸的。如果光线平行于来自无限大物体的凸透镜的主轴线通过，则折射光线穿过焦点，该点称为凸透镜的主焦点。如果入射光线穿过给定透镜的光学中心，则来自透镜的折射光线根本不会偏离。如果入射光线穿过其焦点，则折射后的折射光线将平行于主轴线通过。

凸透镜的主要焦点

凹透镜

凹透镜也称为发散透镜，因为它使入射在其上的光线发散。镜片表面本质上是凹形的。平行于凹透镜主轴的入射光线穿过并发散。向后外推时，它似乎穿过焦点，此点称为主要焦点。如果入射光线像在凸透镜中一样穿过透镜的光学中心，则折射光线将通过它而不会偏离它。如果通过透镜折射后的入射光线穿过透镜的焦点，则它会平行于主轴进行折射。

凹透镜的负责人

透过玻璃板折射

正如我们在下面可以看到的，通过玻璃平板的折射发生在两个平行且相等且相对的表面上。如我们所见，入射光线首先在PS表面发生折射，然后折射光线向法线弯曲，然后再次入射到与第一个表面相等的另一个表面上，即QR。通过玻璃平板，光回到空气之前要经历两次折射。第二次，折射光线偏离法线。如果光线以直角入射，则它将穿过玻璃平板而不会发生任何偏离。

在此，i =入射角，r =折射角，e =出射角，OA =入射射线，BC =出射射线，AB =折射射线，MN =正常，HG =正常。

样本问题

问题1：如果入射角为22°且折射角为15°，则常数值为多少?

解决方案：

As we know,

$\frac {sin (i)} {sin (r)}$ = constant

Given sin i = sin 22° and sin r = sin 22°

Putting the values of angles from log table we get

$\therefore \frac{sin22\degree} {sin15\degree} = 1.44$

Hence, the constant is 1.44.

问题2：如果入射角为30°，折射角为46°，则常数值为多少?

解决方案：

As we know,

{sin i} / {sin r} =constant

Given sin i= sin 30° and sin r= sin 46°

Putting the values of angles from log table we get

$\therefore \frac{sin30\degree} {sin46\degree} = 1.44$

Hence, the constant is 1.44.

问题3：如果折射角为sin 35°，则入射角sin的值是多少?该常数为1.33

解决方案：

As we know,

{sin i}/{sin r} =constant

Given constant= 1.33 and sin r = sin 35° = 0.57

Putting the values of angles from log table we get

$\frac{sin (i)} {sin35\degree} = 1.33$

{sin i} = 1.33 × 0.57

{sin i} = 0.75

Hence, sin i= 0.75

问题4：定义“折射”一词。

回答：

The change that occurs in the direction of a wave when light passes from one medium to the other is known as refraction of light.

问题5：什么时候不可能折射光线?

回答：

When the light is incident perpendicular to the boundary or surface, refraction of light is not possible.

问题6：计算钻石相对于空气的光速。从表中获取玻璃的绝对折射率。

解决方案：

As we know we can calculate refractive index by the following formula,

$n =\frac{c}{v}$

Where refractive index of diamond n= 2.42, c = 3 × 10⁸ m/s

$\therefore n= \frac{3\times 10^{8}}{v_{g}}$

$\therefore v_{d}= \frac{3\times 10^{8}}{n }$

$\therefore v_{d}= \frac{3\times 10^{8}}{2.42}$

$\therefore v_{d}= 1.24 \times 10^{8}$

Hence, the velocity or speed of light in glass is v_d = 1.24 × 10⁸ m/s

问题7：计算玻璃相对于空气的速度。从表中获取玻璃的绝对折射率。

解决方案：

As we know we can calculate refractive index by the following formula,

$n= \frac{c}{v}$

Where refractive index of glass n= 1.52, c= 3 × 10⁸ m/s

$\therefore n= \frac{3\times 10^{8}}{v_{g}}$

$\therefore v_{g}= \frac{3\times 10^{8}}{n }$

$\therefore v_{g}= \frac{3\times 10^{8}}{1.52}$

$\therefore v_{g}= 1.97 \times 10^{8}$

Hence, the velocity or speed of light in glass is v_g = 1.97 × 10⁸ m/s

问题8：计算水中相对于空气的速度。从表中获取玻璃的绝对折射率。

解决方案：

As we know we can calculate refractive index by the following formula,

$n= \frac{c}{v}$

Where refractive index of water n= 1.53, c = 3 × 10⁸ m/s

$\therefore n= \frac{3\times 10^{8}}{v_{g}}$

$\therefore v_{w}= \frac{3\times 10^{8}}{n }$

$\therefore v_{w}= \frac{3\times 10^{8}}{1.53}$

$\therefore v_{w}= 1.96 \times 10^{8}$

Hence, the velocity or speed of light in water is v_w = 1.96 × 10⁸ m/s