Question

光的折射

Answer 1

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

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？

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