光的性质与折射

光の性質

III 波／光の性質

一句话结论

n₁ sinθ₁ = n₂ sinθ₂。折射时频率不变、波速与波长同时变。全反射只可能发生在从光密介质射向光疏介质时，临界角由 sinθ_c = n₂/n₁ 给出。

光进入密介质会「变慢」，于是波前发生偏折——就像一队人斜着走进泥地，先踩进去的一侧慢下来，队列整体转向。折射率 n 就是「真空光速与介质中光速之比」，所以 n 越大越慢、偏折越多。全反射则是从密到疏时，入射角大到折射光「贴着表面出不去」的极限情况。

为什么是这样

光进入密介质会变慢，于是波前发生偏折。有一个很好的类比：一队人斜着走进泥地，先踩进去的一侧慢下来，整个队列就转向了。折射的方向由此确定——进入密介质时偏向法线。

折射率 n 就是「真空光速与介质中光速之比」，所以 n 越大越慢、偏折越多。水的 n = 1.33，玻璃约 1.5。

全反射（全反射）是从密到疏时的极限情况：入射角越大，折射角越大，大到某个角度时折射光「贴着表面出不去」，全部反射回去。这只可能发生在从光密射向光疏时——反过来折射角总小于入射角，光一定能出去。

n₁sin(θ₁)=n₂sin(θ₂)，其中所有角度都从法线量起，不是从界面量起。用界面夹角代入会得到互余的错误答案，这是本节最机械的错误。

折射时频率不变（由光源决定），波速 v = c/n，波长按 1/n 缩短。所以颜色不变——水下看到的红色还是红色，因为颜色由频率决定。

临界角 sin(θc)=n₂⁄n₁，前提是 n₁ > n₂。入射角超过 θ_c 就全反射。光纤通信、水面下看到的「银镜」都是这个现象。

sin (θc) = n 2 n 1

适用条件

以例题为例：光从水（n = 1.33）射向空气（n = 1.00），求临界角。

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