Physic Labs

光学

光的直线传播与反射

在均匀透明介质中,光沿直线传播。遇到光滑镜面时,光线按确定规律反射。

在均匀透明介质中,光沿直线传播。遇到光滑镜面时,光线按确定规律反射。

i=ri=r

定义: 核心概念

光线表示传播路径和方向。法线在入射点垂直于镜面,i、r 都从法线量起。

调整参数并观察模型中的光路。

应用与计算

例题: 例题

光线以32°入射镜面,求反射角。

解答

根据反射定律 r=i=32°。

快速检测

可以用三张带小孔的卡片验证光的直线传播:只有小孔排成一条直线时才能看到烛焰。物体挡光后形成的清晰影子也表明光近似沿直线传播。光线是表示传播方向的模型,并非真实的细线;光束由许多光线组成。在教室尺度内,光在空气中可视为直线传播;若折射率因温度梯度等因素改变,光路就会弯曲。白光也能在棱镜中分解成各种颜色,说明讨论与波长有关的现象时,需用波动模型补充光线模型。影的大小还取决于物体与屏幕之间的距离。

有大小的光源还会形成半影,因此影子的边缘不一定清晰。

光滑表面的反射是有规则的:入射光线、反射光线和法线共面,且反射角等于入射角。粗糙表面上的每个微小区域仍遵循这一规律,但各处法线方向不同,反射光便散向许多方向。漫反射使我们能从不同位置看到墙面。光只是改变了传播方向,并非完全消失;材料仍可能吸收一部分能量。

在透明均匀介质中光沿什么路径传播?

平面镜入射角为32°时反射角是多少?

参考文献

  1. Young, Freedman (2019). University Physics