斯涅尔定律

斯内尔折射定律是关于光或其他波的折射的科学规律。在光学中,斯内尔定律是关于光在不同介质中的速度。该定律指出,当光通过不同的材料时(例如从空气到玻璃),入射角(入射)和折射角(出射)的正弦之比不会改变。

sin θ 1 sin θ 2 = v 1 v 2 = n 2 n 1 {\displaystyle {frac {sin \theta _{1}}{sin \theta _{2}}}={frac {v_{1}}}{v_{2}}}={frac {n_{2}}{n_{1}}}}。 {\displaystyle {\frac {\sin \theta _{1}}{\sin \theta _{2}}}={\frac {v_{1}}{v_{2}}}={\frac {n_{2}}{n_{1}}}}

以每一个θ {displaystyle θtheta }{\displaystyle \theta }作为从边界法线测量的角度,v {displaystyle v}{\displaystyle v}作为光在各自介质中的速度(SI单位是米/秒,或m/s)。n {displaystyle n}n是介质的折射率。

真空的折射率为1,光在真空中的速度为c {\displaystyle c{\displaystyle c}}。当一个波通过材料的折射率是n,波的速度变成c n {\displaystyle {frac {c}{n}}}。{\displaystyle {\frac {c}{n}}}.

斯内尔定律可以用费马原理来证明。费马原理指出,光沿着耗时最少的路径传播

光在两种不同折射率的介质界面上的折射,n2>n1。Zoom
光在两种不同折射率的介质界面上的折射,n2>n1。

一道光打在玻璃棱镜上,会发生折射。Zoom
一道光打在玻璃棱镜上,会发生折射。

历程

这个想法由来已久。这个问题引起了亚历山大的赫萝、托勒密、伊本-萨赫尔和惠更斯的注意。Ibn Sahl实际上发现了折射定律。在1678年的Traité de la Lumiere一书中,惠更斯展示了斯内尔正弦定律是如何由光的波浪性质来解释的,或者说是由光的波浪性质衍生出来的。

问题和答案

问:什么是斯内尔折射定律?
答:斯内尔折射定律是关于光或其他波的折射的科学规律。在光学中,它指出,当光通过不同的材料时,入射角和折射角的正弦比不会改变。

问:斯涅尔定律如何被证明?
答:斯涅尔定律可以通过费马原理来证明,费马原理指出,光沿着需要最少时间的路径传播。

问:什么是费马原理?
答:费马原理指出,光沿着需要最少时间的路径传播。

问:斯涅尔定律中的n和v是什么?
答:n是介质的折射率,v是光在该介质中的速度(以米/秒计算)。

问:斯涅尔定律中的c代表什么?
答:c代表光在真空中的速度,真空的折射率等于1。

问:当一个波通过折射率为n的材料时,如何计算速度?
答:当波通过折射率为n的材料时,速度变为c/n。

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