上節(jié)課我們講了光的反射，我們知道反射定理可以從費(fèi)馬原理推導(dǎo)出來，
即：在兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生反射，光線似乎掉頭返回到入射側(cè)。 入射角、反射角與法線在同一平面上，且入射角等于反射角，位于法線一側(cè)。
事實(shí)上，折射發(fā)生在兩種介質(zhì)的表面，即光穿過界面，從一種材料傳播到另一種材料。 并且光線的方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 人類很早就意識(shí)到了這種現(xiàn)象。 并檢測(cè)不同物質(zhì)的折射率。 并通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了折射定律。 這里暗示的一個(gè)條件是折射發(fā)生在介質(zhì)的界面處。
就像用費(fèi)馬原理推導(dǎo)反射定理一樣，我們?nèi)匀豢梢杂觅M(fèi)馬原理推導(dǎo)折射定理。
1：從費(fèi)馬原理引入折射定理
首先我們知道電磁波在真空中的傳播速度是每秒30萬公里，也就是光速。
然而，電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度是不同的。 人們可以通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)電磁波在不同物質(zhì)中的傳播速度。
我們上面提到，很早就可以測(cè)量不同物質(zhì)的折射率。 綜合三者，人們發(fā)現(xiàn)光在不同物質(zhì)中的速度與該物質(zhì)的折射率成正比，即折射率越大，光速越小。
您可以自行拖動(dòng)入射角來觀察折射角的角度。
讓我們觀察光從折射率為 1 的空氣進(jìn)入折射率為 1 的介質(zhì)，從介質(zhì)中的 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)
定性分析 根據(jù)費(fèi)馬原理，光應(yīng)該走光路最短或者時(shí)間最短的路徑。 直接連接AB的線段是不是時(shí)間最短？ 由于折射率與光在介質(zhì)中的速度成正比，因此光在空氣中的速度小于在介質(zhì)中的速度。 自然，為了節(jié)省時(shí)間，我們應(yīng)該讓能干的多干活，讓光在空中多走一點(diǎn)，在介質(zhì)中少走路，這樣最節(jié)省時(shí)間。 n>1且不能轉(zhuǎn)太多，否則不起作用。 綜上所述，光有可能走折射定理所確定的路徑。
定量分析，我們可以設(shè)從A點(diǎn)到入射點(diǎn)D的橫坐標(biāo)為光折射本質(zhì)的推導(dǎo)，那么光從A到B所花費(fèi)的時(shí)間就是 的函數(shù)，當(dāng)這個(gè)函數(shù)的行列式為零時(shí)，取極值，所以可以量化推導(dǎo)出折射定理。 只是決定中學(xué)還沒有學(xué)會(huì)，我們的體力還不夠。
2：惠更斯菲涅耳原理引入折射定理
惠更斯-菲涅耳原理：當(dāng)同一波面上各點(diǎn)發(fā)射的小波傳播到空間中的某一點(diǎn)時(shí)，小波也可以相互疊加，形成干涉現(xiàn)象。 可以認(rèn)為波的波前連接線上各點(diǎn)的相位相同，即光路相同。
我們觀察平行光入射光束在界面處的折射。
3：光折射的顯微分析
從微觀角度來看，光是電磁波的一種。 進(jìn)入介質(zhì)后，介質(zhì)被極化，電偶極子在電磁波的作用下形成散射波。 散射波限制了原始電磁波。 將在其他方向上增加和抵消，從而在介質(zhì)中傳播。
這個(gè)過程有點(diǎn)像電磁波穿過層層障礙物，每一層都被拖曳并減慢，因此折射率越大光折射本質(zhì)的推導(dǎo)，光減慢的越多。
當(dāng)光傳播到棱鏡等介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)首先被光子偏振。 綠光頻率小、能量低、光子數(shù)量少。 介質(zhì)的偏振度小，對(duì)原始電磁波的限制小，所以速率就高，即折射紫光能量高，偏振度高，偏振度越高，對(duì)原始電磁波的限制越大，因此速率越小，折射率越高。所以這也是棱鏡分光的原理
可以明顯看出，經(jīng)過兩次折射后，綠光的偏轉(zhuǎn)小（折射率小），紫光的偏轉(zhuǎn)大（折射率大）。
4.生活現(xiàn)象舉例及解釋
4.1 例1，為什么水下建筑物的影子看起來比自身更暗。
答：因?yàn)榻ㄖ锇l(fā)出的光不僅在海面反射產(chǎn)生反射（實(shí)像），而且還有部分折射進(jìn)入水底。 所以從能量的角度來看，只有一部分參與成像。 而我們直接看到建筑的所有能量都進(jìn)入了人眼。 兩者相比，水底的倒影其實(shí)要暗一些。
4.2 案例5中，為什么黑白色的字非常清晰。我們之所以能認(rèn)出這個(gè)字是因?yàn)?span style="display:none">oWW物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
A：白紙和黑字發(fā)出不同顏色的光
B：白光照射在紙上，白紙和黑色字符分別將白光和黑光反射到人眼中。
C：白紙反射白光，黑字不發(fā)光
D：黑色字符的反射率比白紙的反射率強(qiáng)。
C 透明物體的顏色是由其透過的色光決定的； 不透明物體的顏色是由它反射的色光決定的。
4.3 實(shí)施例6
晚上，電池的電燈照在桌子上，如果看到桌子是紅色的 A：燈是黑色的，桌子是紅色的 B：燈和桌子都是紅色的 C：燈是紅色的，桌子是紅色的桌子是紅色的 D：燈是紅色的 它是白色的，桌面是紅色的。 ABC
4.4P986
水下物體D點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)折射后進(jìn)入人眼，像點(diǎn)為D'。 可以發(fā)現(xiàn)D和D'之間的距離比較大。 因此，北極熊漏出海面的部分的反射光直接入射到我們的嘴上，水底的部分就會(huì)顯得嚴(yán)重錯(cuò)位。
4.5P999
P96案例二
5.霓虹燈和彩虹的區(qū)別
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