5-4 光的折射
光在均勻的介質中,原本沿著直線行進,為何一進入不同的介質時,其行進方向就發生了偏折呢?這是因為光在兩介質內傳播的速率不同所致。
為何右圖中的車子會轉彎?(上硬地,下軟泥)
因為A輪先駛入泥地而致速率減慢,但B輪仍在硬地上,保有原有的速率,因此使車軸行進的方向產生偏折(偏向法線)。當兩輪一起進入泥地時,則兩輪的速率相同,車軸沿新的直線方向前進。
光在什麼情況發生折射? 折射時光如何決定走哪一條路徑?
網路延伸教材:光線通過介面時的行為—反射與折射
最快的路徑
波行進至兩介質介面時的行為
-- 反射與折射
5-4-1 折射定律 (司乃耳定律)
1. 光的入射線、法線、折射線和反射線皆位在同一平面上。
2.
折射之相關概念
一般而言,光從光速快的介質傳入光速慢的介質時,例如光從空氣中斜向射入水中時,其折射線偏向法線,入射角大於折射角;反過來說,當光從光速慢的介質傳入光速快的介質時,例如光從水中射入空氣中時,則射出的光線偏離法線,即入射角小於折射角。
1.
折射率是什麼?
絕對折射率,一般稱之為折射率。各種物質皆不相同,例如
空氣:1
水:1.33
玻璃:1.5
鑽石:2.42
2. 相同介質,入射角改變,折射角隨之改變,其變化遵守折射定律。
3.
折射形成的原因?
光在不同的介質中,前進的速度不同所致。
如上,空氣>水>玻璃>鑽石,即折射率愈大,光在其中速度愈慢。
4. 不同介質,即使入射角相同,折射角亦會不同。光速愈慢,角度愈小,愈靠近法線。
5. 折射率大者,光在其中走得較慢,謂之光密介質。
折射之相關應用
網路延伸教材:魚眼睛所看到的『水上世界』
視深與實深
如右圖,筷子好像折斷了。又如把水倒入玻璃杯內,杯底看起來好像浮了上來;從水面上看水中的魚,其離水面的位置要比實際深度淺一些,都是同樣由光的折射所造成。
NHK
錄影帶有杯中倒水實驗
問題:
1. 在水中叉魚,要叉所見魚之上方或下方?
2. 光線由空氣進入水中,行進方向是向下偏。為何筷子是往上折?
3.
兒歌:「一閃一閃亮晶晶,滿天都是小星星。」天上的星星為什麼看起來常常閃爍不定呢?但是月亮為何不閃爍?
ANS:星星距離地球甚遠,發出的光線傳播至地球時,受到大氣層中空氣分子和小塵埃的折射。當大氣流動造成光線的折射路徑,微小的改變,地球上的人覺得星星閃爍不定。
月球雖然比遠方的星球小,但是距離近多了,看起來比星星大多了,以致光線的路徑雖有微小的改變,但是整個月球看起來並無閃爍。