光的折射

在我们生活中有这样的一类现象,如下图

当你把铅笔放入水中的时候,铅笔好像断了,然后又变大,然后从另一个角度深入水中,或者你在吃饭的时候,喝完汤把筷子放入汤里面,筷子伸入汤里面,以后不再是直的了,而变成了一个钝角或者其他的角度,非常的奇怪,我们可以把这一类现象命名为折射,光的折射。

那光的折射又是什么一回事呢?光传播的本质就像声音一样,是通过一个介质传播的,那光从空气进入一个透明的介质里,光在新的介质里,就会发生这种折射现象,就像一个透明玻璃瓶,把筷子伸进里面,那现在筷子在水里的和在水外就不是同一条线,所以这就是光的折射,还比如在农村的孩子下水捕鱼,明明看见一条鱼,一个叉子下去,竟然没有鱼,这就是光的传播发生了折射,才会看错,还有非常多的实验,就像一个不透明的口大底小的杯子,把一个电池放里面,你走到看不见电池的位置,然后倒入水,你还在原来的位置呆着,你会发现,竟然你可以又看到电池了,所以这就是光的折射。总结一下,光在一种介质而又深入另一种新的介质传播时,方向发生偏折,这种现象我们就把他叫做光的折射。

现在你知道光的折射是一个怎么回事了吧,但是问题来了,那么光的折射,会不会追寻某种规律呢?

现在我们就来探究一下,首先我们要准备的材料是一个透明的玻璃瓶,一根筷子,一些水,我现在拍了一张图

下面是一个玻璃壶,很明显有折射的现象,我们现在就可以探究,但是在探究之前,我们可以把这些分别命一个名

我用彩笔在这幅图上面改了一下,我们可以把筷子,橙色的那一部分,向光的反射一样,叫做入射线,而黄色的那个部分的筷子,这时候它发生的不是反射,而是折射,我们就可以叫做折射线,而蓝色的那一条线,是在入射线还有折射线之间,他也像一个法官一样,我们就可以把它叫做法线,我用紫色标注的入射线还有法线形成的角度就是入射角,用绿色标注的折射线,还有法线形成的角度,就是折射角,这就是我对这些线的命名,那么现在我们就可以开始研究了。

我有一个猜想,就是入射角,还有折射角,这两个角的角度是一样的,我们得要实验验证一下,所以我们现在需要一个量角器,分别量一下,他们的角度

我们要用到的实验工具,就是我们刚才制造出来的那个现象,最重要的还是有两角七,首先我们用量角器量一下入射角,我们把量角器放到水面上,就可以测量,折射角,我们就把量角器放入水面中,可是不能从外面看,因为那样也会有影响,我们在折射的那个角度的地方,用一个东西做一个标记,然后拿出水面再观察,最后经过测量,入射角是40度,折射角是20度,这是实验结果,我们可以得到一个最基础的结论(很难用尺子做一个配图)

可是我们只做一个实验,也是无法证明的,所以我又用不同的角度来测量了一下,我们用上面同样的步骤,第二种情况是;入射角是60度,折射角是30度(可能因手机拍摄角度问题,拍的不像,也有人工误差)

而第三种情况,入射角是45度,折射角是26度(可能因手机拍摄角度问题,拍的不像,也有人工误差)

所以现在我们得到了一个最基础的结论,那就是,折射角小于入射角,入射角大于折射角,下图中我画了一个原理图

在做以上的实验时,我发现了一个非常特殊的情况,那就是当筷子完全垂直于水面的时候,而且跟法线重合了,这时候入射角是0度,而折寿角也是0度,都没有变,所以这是一个特殊的情况

而且我还发现,法线还有入射线,还有折射线,他们是在同样一个平面上的,三线一面,入射线还有折射线,都在法线的两侧。

那么现在我有一个疑问,我们现在看到的光的折射,只是在水中的,那么它只能在水这样的液体中折射吗?可不可以再油里面,还有其他的液体?

我选择了用油,还有醋来作为实验,现在测量的不是入射角,还有折射角,只是看他们会不会有折射现象,我们需要一个圆形的杯子,然后把油倒入杯子中,再把筷子伸入油里面,观察,醋也同理

这是拼图

我们很明显的可以发现,当筷子深入油里面,是有折射现象的,那醋呢?

这是拼图

醋的颜色有点深,我们如果伸到中间的那个地方,是看不见的,所以我打开手电筒,再把筷子放入玻璃杯边缘,才可以隐隐约约看见,我们现在来看,当筷子伸入醋里面时,筷子好像并没有折射,这就非常奇怪了,那么为什么呢?

其实我感觉普遍性都会发生折射的,但是它们折射的程度也是有不同的,就像醋也有可能会折射,但是他的折射的程度太小了,才导致我们以为醋不会发生折射,而这可能就是因为那些物体的材质才导致的,跟它的密度可能也会有关系。

我们已经在其他的液体中试过了,那么固体会不会有折射呢?其实是有的,就比如光盘

我们用激光笔试一下,都是会有折射的,还有像玻璃,其他的一些固体,但是有一些固体就不会了,因为它们的材质还有密度,不适合折射,折射的程度太小了

那么除了固体液体,当然还有气体,我们找一个比较特殊的气体,就比如二氧化碳,或二氧化硫,他们会不会有折射呢?其实我们可以想一下折射的原理,光从一个介质进入,另一个介质,就会有折射,二氧化碳,二氧化硫和空气是不同的介质,所以也肯定是会有折射的。

好,那么这就是我今天的实验了。现在我们来总结一下,我们得到的结论就是:

1. 光在一种介质而又深入另一种新的介质传播时,方向发生偏折,这种现象叫做光的折射

2. 我们给他们的一个命名,入射线折射线,入射角折射角,法线

3. 折射角小于入射角,入射角大于折射角

4.入射线还有折射线法线三线一面

5.除了可以在水中折射,也可以在油里面,或者其他的液体

6.可以在一些固体中折射,就比如光盘、玻璃

7.可以在气体中折射

8.因为一些物体的材质还有密度不同,所以折射的程度也会不同

这就是我们今天所得到的结论,可是我还有一个质疑,难道所有的折射角都是小于入射角的吗?会不会有折射率?不同的情况,有不同的折射率?我们以后自然就会去探索

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