1.2光在介质分界面上的反射与折射 ok
光的反射与折射规律
光的反射与折射规律在我们的日常生活中，光的反射和折射现象无处不在。
当我们照镜子时，看到自己清晰的影像，这是光的反射；当我们把筷子插入水中，发现筷子好像“折断”了，这是光的折射。
那么，光的反射和折射究竟遵循着怎样的规律呢？首先，我们来了解一下光的反射规律。
光的反射指的是光在传播到两种介质的分界面时，有一部分光返回原介质的现象。
反射定律包括三个要点。
第一，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
这个平面可以想象成是一个虚拟的“舞台”，反射光线和入射光线就在这个“舞台”上表演。
第二，反射光线和入射光线分居法线两侧。
就好像是两个运动员分别站在裁判的两侧。
第三，反射角等于入射角。
也就是说，反射光线与法线的夹角和入射光线与法线的夹角是相等的。
为了更好地理解这一定律，我们可以通过一个简单的实验来观察。
拿一块平面镜，让一束平行光照射在平面镜上，我们会发现反射光也是平行的。
如果改变入射光的方向，反射光的方向也会相应改变，但始终遵循反射角等于入射角的规律。
在实际生活中，光的反射有着广泛的应用。
比如汽车的后视镜，就是利用了光的反射原理，让司机能够看到车辆后方的情况，从而保障行车安全。
还有潜望镜，通过两面镜子的反射，使得在水下的人能够观察到水面上方的景象。
接下来，我们再探讨光的折射规律。
光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
折射定律同样包含几个重要的方面。
首先，折射光线、入射光线和法线也在同一平面内。
其次，折射光线和入射光线分居法线两侧。
而与反射不同的是，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比是一个常数，这个常数取决于两种介质的性质，被称为折射率。
例如，当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，光会向法线方向偏折；而当光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角，光会远离法线方向偏折。
光的折射现象在生活中也十分常见。
我们佩戴的近视眼镜或老花眼镜，就是通过镜片对光的折射来矫正视力。
还有放大镜，它能让我们看到物体放大的像，也是利用了光的折射。
光在各向同性介质及其界面所发生的现象
内反射情况下( n1 > n2 )的位相跃变
整理ppt
s
2 tan
1
n2 n1
( n1 n2
)2
sin
2
i1
1
cos i1
p
2 tan
1
n1 n2
(
n1 n2
)2
sin
2
i1
1
cos i1
整理ppt
当 i1=48.5°（54.5 °）时 P分量比S分量位相超前 /4
菲涅耳菱形菱镜
整理ppt
i2 i2
i1= 0, i2= 0
( i1 0, i2 0 )
rs
E 1s n 1 cos E 1 s n 1 cos
i1 n 2 cos i1 n 2 cos
i2 i2
rp= -rs =n2-n1 / n2+n1
tp
E 2p
2 n 1 cos i1
E 1 p n 2 cos i1 n 1 cos
入射光E1
E1S E1P
反射光E1’
E’1S E’1P
p,
s, k组 成
右
手螺旋正交系
折射光E2
E2S E2P
表示在界面入射点附近，S正方向向外
整理ppt
定义
反射振幅比：rs
E1s E1s
,
rp
E1 p E1 p
;
透射振幅比：ts
E2s E1s
,
tp
E2 p E1 p
;
整理ppt
菲涅耳公式
rp
对观察者来说, 反射光P、S分量都与入射光P、S分量方向相同
※ 反射光在界面处没发生的位相跃变
高中物理：光的折射知识点
高中物理：光的折射知识点一、光的反射与折射现象1、光的反射：光射到两种介质的分界面时，一部分光仍回到原来的介质里继续传播的现象2、光的折射：一部分进入第二种介质里继续传播的现象提醒：（1）反射现象遵循反射定律（2）在反射和折射现象中，光路是可逆的（3）光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一般要发生变化，但并非一定要变化：当光垂直分界面入射时，光的传播方向就不会变化二、光的折射定律1、内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．2、表达式：3、在光的折射现象中，光路是可逆的．三、介质的折射率1、折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．2、定义式：3、计算公式：n = c/v，因为v<c，所以任何介质的折射率都大于1.4、当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．四、学生实验：测定玻璃的折射率1.学会用插针法确定光路.2.会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率．基本实验要求1．实验原理如实验原理图甲所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据或算出玻璃的折射率．2．实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．3．实验步骤(1)用图钉把白纸固定在木板上．(2)在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针．(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′.(5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像．(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′.(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值．规律方法总结1．数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2，并取平均值．.算出不同入射角时的(2)作sinθ1－sinθ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθsinθ2图象，由n＝可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为1－折射率．(3)“单位圆”法确定sinθ1、sinθ2，计算折射率n.以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如实验原理图丙所示，只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n.2．注意事项(1)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′.(2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．(3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差．(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像．五、光密介质与光疏介质1、定义：不同折射率的介质相比较，折射率大的介质叫做光密介质，折射率小的介质叫做光疏介质2、对光密介质和光疏介质的理解：（1）光密介质和光疏介质是相对而言的：水晶（n=1.55）对玻璃（n=1.5）而言是光密介质，而对金刚石（n=2.427）而言是光疏介质。
光的反射、折射和色散
光的反射、折射和色散一、光的反射1.反射的定义：光从一种介质射到另一种介质的界面时，一部分光返回原介质的现象叫反射。
2.反射定律：入射光线、反射光线和法线在同一平面内；入射光线和反射光线分居法线两侧；入射角等于反射角。
3.镜面反射和漫反射：–镜面反射：平行光线射到光滑表面，反射光线仍然平行。
–漫反射：平行光线射到粗糙表面，反射光线向各个方向传播。
二、光的折射1.折射的定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象叫折射。
2.折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一平面内；入射光线和折射光线分居法线两侧；入射角和折射角之间满足斯涅尔定律，即n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1和n2分别是入射介质和折射介质的折射率，θ1和θ2分别是入射角和折射角。
3.total internal reflection（全反射）：光从光密介质射到光疏介质的界面时，当入射角大于临界角时，光全部反射回原介质的现象。
三、光的色散1.色散的定义：复色光分解为单色光的现象叫色散。
2.色散的原因：不同波长的光在介质中传播速度不同，导致折射角不同。
3.色散的现象：–棱镜色散：太阳光通过棱镜时，分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光。
–彩虹色散：雨后天空出现彩虹，是由于太阳光经过水滴折射、反射和色散而成。
4.光的波长与颜色的关系：红光波长最长，紫光波长最短，其他颜色的光波长依次递减。
以上是关于光的反射、折射和色散的基本知识点，希望对您有所帮助。
习题及方法：1.习题：一束平行光射到平面镜上，求反射光的传播方向。
方法：根据光的反射定律，反射光线与入射光线分居法线两侧，且入射角等于反射角。
因此，反射光的传播方向与入射光方向相同。
答案：反射光的传播方向与入射光方向相同。
2.习题：太阳光射到地球表面，已知地球表面的折射率为1.5，求太阳光在地球表面的入射角。
方法：根据折射定律n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1为太阳光在真空中的折射率（近似为1），n2为地球表面的折射率，θ2为太阳光在地球表面的入射角。
电动力学四二(电磁波在介质界面上的反射和折射)
k k ' , k ''
v1
v2
10
把波矢及它们的分
量值代入它们之间 ' ,
的关系式，得
sin sin ''
v1 v2
这就是说，根据麦克斯韦方程 （边界条件和平面波解），得到 了我们熟知的反射和折射定律。
对电磁波来说 v 1
因此
sin sin ''
2 2 1 1
n21
11
n21为介质2相对于介质1的折射率。 由于除铁磁质外，一般介质都有
下面应用电磁场边值关系来 分析反射和折射的规律。
3
1．反射和折射定律
一般情况 下电磁场 的边值关 系
n E2 E1 0 nH2 H1 n D2 D1 n B2 B1 0
式中和是面自由电荷、电流密度。这组边
值关系是麦克斯韦方程组的积分形式应用到
边界上的推论。在绝缘介质界面上， =0，
此式表示反射波与入射波具有相同振幅， 但有一定的相位差。反射波平均能流密度 数值上和入射波平均能流密度相等，因此 电磁能量被全部反射出去。这现象称为全 反射。
29
可见E’和E振幅相等，但相位不同，因此 反射波与入射波的瞬时能流值是不同的。 只是 Sz’’的平均值为零，其瞬时值不为零。 由此可见，在全反射过程中第二介质是起 作用的。在半周内，电磁能量透入第二介 质，在界面附近薄层内储存起来，在另一 半周内，该能量释放出来变为反射波能量。
24
上式是沿z轴方向传播的电磁波，它的场强沿z 轴方向指数衰减。因此，这种电磁波只存在 于界面附近一薄层内，该层厚度～ -1．
1
1
1
k sin2 n221 2 sin2 n221
1.7光在两介质分界面上的反射与折射
rs ts
rp tp
tan (1 2 ) tan (1 2 ) 2 sin 2 cos 1 sin( 1 2 ) cos(1 2 )
2 sin 2 cos 1 sin( 1 2 )
1p
tan( 1 2 ) tan( 1 2 )
1p
t
p
其中rp 和tp 分别称为P分量的反射系数和透 射系数。
E E
2p
2 sin 2 cos 1 cos(1 2 ) cos(1 2 )
1p
§1-7光在两个介质分界面上的 反射和折射
利用折射定律，这四个关系式可以改写成 不显含折射率的形式：
E1 A1 exp i ( k1 r 1t ) ' E1 ' A1 ' exp i ( k 1 r '1 t ) E2 A2 exp i ( k 2 r 2t )
§1-7
光在两个介质面上的 反射和折射
§1-7
光在两个介质面上的 反射和折射
§1-7
光在两个介质面上的 反射和折射
光在两个介质面上的反射和折射本质上是 光波的电磁场与物质相互作用的问题，问 题的严格处理是比较复杂的。 我们将采取比较简单的方法： 不考虑个别分子、原子的性质，用介质 的介电常数，磁导率表示大量分子的平均 作用，根据麦克斯韦方程组和电磁场的边 值关系来研究平面光波在两介质分界面上 的反射和折射问题。
§1-7
光在两个介质面上的 反射和折射
光的反射与折射
光的反射与折射光的反射与折射是光学领域中重要的现象，对于理解光的传播和相互作用具有重要的意义。
光的反射是指光线遇到物体表面时，部分或全部从物体表面弹回的现象。
光的折射则是指光线从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的折射率不同而改变传播方向的现象。
在本文中，我们将详细探讨光的反射与折射的原理及其相关应用。
一、光的反射当光线照射到物体表面时，根据光的性质，可以发生三种类型的反射：镜面反射、漫反射和全反射。
1. 镜面反射镜面反射指的是光线照射到光滑表面后，按照入射角等于反射角的规律，沿着特定方向反射出去的现象。
这种反射由于光线的反射角度固定，所以可以形成清晰的影像。
例如，镜面反射是我们日常生活中常见的现象，如镜子反射出来的人像。
2. 漫反射漫反射是指光线照射到粗糙表面后，在各个方向上以不规则方式散射的现象。
这种反射使得光线在表面上扩散，并且不会形成清晰的影像。
如石头、砖墙等表面都具有漫反射的特性。
3. 全反射全反射是指光线从光密介质射入光疏介质时，当入射角大于一个临界角时，光线将无法通过界面，而会完全反射回原介质内部的现象。
这种反射常见于光线从光密介质（如玻璃）射入光疏介质（如空气）时，如水面的反射。
二、光的折射光的折射是指当光线从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的折射率不同而改变传播方向的现象。
光线在折射时会发生折射角的变化，符合斯涅尔定律，即入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
这一定律可以用下式表示：n1sinθ1 = n2sinθ2其中，n1和n2分别代表光线所在介质的折射率，θ1和θ2分别代表光线在两种介质中的入射角和折射角。
例如，当光线从空气射入水中时，由于水的折射率高于空气，光线被折射向水平面法线方向。
这也解释了为什么我们在水池中看到的物体会有一定程度的偏移。
三、光的反射与折射在实际应用中的意义光的反射与折射在生活和科学研究中具有广泛的应用。
以下是一些实际应用的例子：1. 镜面和透镜光的镜面反射和折射是制造镜子和透镜的基础。
光的反射和折射课件
选项 B 中光路虽然正确，但入射角和折射角均为零度，
测不出折射率，只有选项 D 能比较准确的测出折射率， 角度如下图所示，其折射率：n＝
n＝ssiinn
r i
• 二、测定玻璃的折射率
实验原理：用插针法确定光路，找出跟入射光线相对 应的折射光线，用量角器测入射角 θ1 和折射角 θ2，
根据折射定律计算出玻璃的折射率 n＝ssiinn θθ12.
实验器材：两面平行的玻璃砖，方 木板，白纸，图钉(若干)，大头针 四枚，直尺，量角器，铅笔． 实验步骤：(1)如图13－1－1所示， 将白纸用图钉钉在平木板上．
成正比
B．根据ssiinn θθ12＝n 可知，介质的折射率与折射角的正弦
成反比
C．根据 n＝vc可知，介质的折射率与光在该介质中的光 速成反比
● D．同一频率的光由真空进入某种介质时，折射率与波长
●
成反比
● 解析 介质的折射率是一个反映介质光学性质的物理量，由介质本身和光的频率共同决定，与入 射角、折射角无关，故选项A、B均错；由于真空中的光速是个定值，故n与v成反比是正确的，这 也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，选项C正确；由于v＝λf，当f一定时，v与λ成正 比，又n与v成反比，故n与λ也成反比，选项D正确．
●(2)关于常数n：入射角的正弦值跟折射角的正弦值之 比是一个常数，但不同介质具有不同的常数，说明常 数反映了该介质的光学特性．
(3)折射率与光速的关系：介质的折射率跟光在其中的传播 速度 v 有关，即 n＝vc，由于光在真空中的传播速度 c 大于 光在任何介质中的传播速度 v，所以任何介质的折射率 n 都大于 1，因此，光从真空斜射入任何介质中时，入射角均 大于折射角．而光由介质斜射入真空中时，入射角均小于 折射角．