光线进入水中向下折射，而我们看到筷子插入水中却向上折射，这是什么原因？
要弄清这个问题，先了解一下光的折射是什么
所谓光的折射，是指光从一种介质斜射如另一种介质时，传播方向会发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折的现象，这种现象就是光的折射现象。光作用于任何物体，都会发生折射和反射现象，各种物体由于密度和形象不一样，对光的折射和反射就产生了不一样的角度和变化，正是因为这个道理，人类的眼睛才能够看到各种物体。
还有，可见光是一种复合光，由红橙黄绿青蓝紫等七色组成，不同颜色波长不一样，从红到紫，波段介于约780nm到380nm之间，红色波长最长，紫色波长最短。各种物体在吸收不同波长的光时，吸收率和反射率是不一样的，因此人类就看到了各种物体不同的颜色。这个原理不在本文讨论范围，今天就不多说了。
光的折射率与传播介质光速有关
光在不同介质中，传播速度是不一样的，在真空中最快，准确值为：299792458米/秒，空气中其次，约为299552816米/秒。由于这两个速度都接近30万千米/秒，因此，人们一般把真空光速和空气光速都简称为每秒30万公里。
光在冰中的速度为23万千米/秒，在水中的速度为22.5万千米/秒，在酒精中的速度为22万千米/秒，在玻璃中的速度为20万千米/秒。光在不同介质中的折射率是不一样的，遵循与光速成反比的规律，也就是说介质光速越大，折射率越小，而介质光速越小，折射率越大。
折射率计算公式为：n=c/v。这里n为折射率，c为真空光速，v为介质光速。比如按这个公式结算，光在水中的折射率为n=30/22.5≈1.33
光的折射率是以“法线”为标准衡量的。何谓“法线”，就是光线从真空或空气中进入某种介质时，与介质平面垂直的一根想象中的线段（上图）。光线入射谁水中和我们看到水中筷子，介质都是水，为什么折射率看起来不一样呢？
原来是光线入和我们看到筷子的光线传播方向相反
光线入射水中是光线从空气中入射到水中，速度变小，发生折射而向法线（与水面垂直的轴线）靠近，与法线的角度变小，因此看起来是所谓“向下偏折”。
而我们看到的水中筷子，则是筷子的反射光从水中传递到我们的眼睛中，是从速度相对更慢的介质中往速度更快的介质传播，因此与光线入水是反向而行的，这样，折射就会出现远离法线，角度变大的现象，，这样我们看到的筷子就会“向上偏转”了。
现在明白了吧？原来是我们弄错了方向了。光线进入水中和我们看到水中筷子，光线的传播方向正好相反，因此偏折的方向也正好相反。
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纳克微束
2024-10-29 广告
