要详细理解这个现象,我们可以从以下几个方面进行讲解:
1. 光的反射定律:当光线从一个介质(如空气)射入另一个介质(如水)时,光线会在两种介质的交界处发生反射或折射。根据光的反射定律,反射光线、入射光线和法线都位于同一平面内,且反射光线和入射光线的角度相等。
2. 水面作为反射面:水面非常平滑,可以作为一个很好的反射面。当光线射到水面上时,大部分光线会被反射回来,形成我们看到的倒影。
3. 折射与反射的区别:折射是光线从一个介质进入另一个介质时,由于两种介质的折射率不同,光线会发生方向上的改变。而反射则是光线在介质交界处被“弹回”,方向发生180度的改变。在水中倒影的情况下,光线并没有进入水中,而是被反射回来,因此是反射现象。
4. 实际观察:当我们站在湖边或河边观察自己的倒影时,会发现倒影与我们的实际位置是对称的。这是因为光线在水面发生反射时,遵循了光的反射定律,保持了光线的左右对称性。
综上所述,水中倒影是由于光线在水面发生反射而形成的,而不是折射。这一现象遵循了光的反射定律,并通过实际观察可以得到验证。
折射可以形成虚像,如海市蜃楼、放大镜中的图像,这些情况下,光线并不是被实际光线会聚而成,而是由于光线的折射作用,使得观察者看到了一个不同于实际位置的虚像。
折射也可以形成实像,如照相机所成的像,这些情况下,光线被实际会聚在一点,可以在光屏上显示出来。折射形成的像既可以是虚像也可以是实像,这取决于光线的具体传播方式和观察条件。
利用折射原理发明了透镜透镜有凸透镜和凹透镜,细分又有双凸、平凸、凹凸、双凹、平凹、凸凹六种。中央部分比边缘部分厚的叫凸透镜,中央部分比边缘部分薄的叫凹透镜,凸透镜具有会聚光线的作用,所以也叫“会聚透镜”、“正透镜”,凹透镜具有发散光线的作用,所以也叫“发散透镜”、“负透镜”。
透镜是组成显微镜光学系统的最基本的光学元件,物镜、目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。如,放大镜、望远镜、显微镜等。
1、光从光密介质进入光疏介质;
2、入射角等于或大于临界角。
当折射角增至90°时,折射光线沿界面方向传播,再稍微增大入射角,入射光线将全部按反射定律反射回光密介质,这种现象称为全反射。
按照几何光学全反射原理,射线在纤芯和包层的交界面产生全反射,并形成把光闭锁在光纤芯内部向前传播的必要条件,即使经过弯曲的路由光线也不射出光纤之外。由于折射光线消失了,入射光的全部能量以反射光的形式全部反回入射介质中,观察到的反射光线强度,随着折射光线的消失而出现突变性的增强。
受抑全内反射
在正常条件下,衰逝波在界面上传输零能量。 然而,如果具有较高折射率的第三介质放置在距离第一介质和第二介质之间的界面的距离不到几个波长内,则衰逝波将不同于普通波, 它会将能量传递到第二种介质中。这个过程称为受抑全内反射(FTIR),与量子隧道非常相似。 如果将电磁场认为是光子的波函数,量子隧道模型在数学上是类似的。低折射率介质可以被认为是光子可以穿透的势垒。
FTIR的透射系数对第三介质和第二介质之间的间距高度敏感(直到间隙几乎闭合为止,函数近似为指数),所以这种效应经常用于调制具有大动态的光学透射和反射范围。