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光的反射与折射

2008年04月10日

 

光在小水滴中折射形成彩虹

  当光从一种介质射到另一种介质的平滑界面时,一部分光被界面反射,另一部分光透过界面在另一种介质中折射。光的入射角等于反射角,且反射光与入射光在同一平面中法线的两侧,这就是反射定律。而折射光线则符合折射定律:折射光线位于入射光与法线的平面内,折射光与入射光在法线两侧,且入射角与折射角的正弦之比为一常数。

  许多学者认为古希腊哲人希隆就已经发现了入射角与反射角相等的规律。但直到1657年,法国数学家费马(P.Fermat,1601-1665)用光程最短原理才使其得到科学的证明。光的反射规律应用广泛,大至天文望远镜、潜望镜,小至水中倒影等,都由它而来。

  公元2世纪的希腊学者托勒密及17世纪初的德国天文学家开普勒都曾做过关于光折射的实验,不过最终通过实验得到折射定律的是荷兰数学家、物理学家斯涅尔(W.Snell,1591-1626)。1621年,他发现在不同的介质里,入射角和折射角的余割之比总是保持相同的值。1637年,法国哲学家、科学学家笛卡尔在《屈光学》一书中最终将折射定律表述为今天的形式。

  折射定律与反射定律都是几何光学的基础,它们不仅在理论研究上,也为光学技术的发展和光学产品的设计奠定了基础。

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