闡述光的折射定律,該定律定義了介質相對於另一種介質的折射率。用數學表示式表示。任何介質“A”相對於介質“B”的折射率與兩種介質A和B中光的傳播速度有什麼關係?當其中一種介質為空氣或真空時,這個常數叫什麼?玻璃和水相對於真空的折射率分別為3/2和4/3。如果光在玻璃中的速度為2 × 108 m/s,求光在i. 真空ii. 水中的速度。
定義介質相對於另一種介質的折射率的折射定律由稱為斯涅耳定律的折射第一定律給出。
折射第一定律
它指出,入射角的正弦與折射角的正弦之比是一個常數。這被稱為斯涅耳定律。
數學上,可以表示如下
$\frac{sin\ i}{sin\ r} =constant=^a\mu_{b}$.
這裡,$^a\mu_{b}$是介質$b$相對於介質$a$的相對摺射率。
考慮一條光線從介質$B$傳播到介質$A$。設$v_1$為光在介質$A$中的速度,$v_2$為光在介質$B$中的速度。那麼,介質$A$相對於介質$B$的折射率由下式給出
$n_{AB} =\frac{v_{2}}{v_{1}}$
如果其中一種介質是真空或空氣,則該常數稱為該介質的絕對摺射率。
設玻璃的絕對摺射率,$n_{g} =\frac{3}{2}$
水的絕對摺射率,$n_{w} =\frac{4}{3}$
光在玻璃中的速度,$v_{g} =2\times 10^{8} \ m/s$
(i) 真空中的光速,$n_{g} =\frac{c}{n_{g}}$
$c=n_{g} \times v_{g}$
$c=\frac{3}{2} \times 2\times 10^{8} \ m/s$
$c=3\times 10^{8} \ m/s$
(ii) 水中光速,$n_{w} =\frac{c}{v_{w}}$
$v_{w} =\frac{c}{n_{w}}$
$v_{w} =\frac{3\times 10^{8} \ m/s}{\frac{4}{3}}$
$v_{w} =2.25\times 10^{8} \ m/s$
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