几何光学三大定律一句话概括就是费马原理，通俗点表述就是最短时间原理。光在同种介质中传播时，两点之间肯定走直线时间最短；反射也是如此，折射也不例外。本节开始先利用折射定律解决一个实际问题。折射定律解决实际问题，水陆路共行时间最短问题。从红点走到蓝点，必须经历一段水路和一段陆路，陆路中的速度大小为V1，水路中的速度大小为V2，V1>V2，求从红点走到蓝点时间最短时的路线。通过数学运算求最值，时间最短时的路线恰好满足： 光的智慧可见一斑，人若是在救援工作时争取时间，还得计算一番，光一步就到位了，人真的应该好好想自然学习，无言的智慧反衬出人类的渺小。在掌握自然规律的基础上利用自然规律改造自然才是最佳的改造，违背自然规律的个人意志，不论强人还是弱人，都是反自然的，不会修成正果的。根据光路可逆性，当光线从光密介质（折射率相对较大的介质）射向光疏介质（折射率相对小的介质）时，将下图光路逆向入射，由于折射角大于入射角，当入射角增大到一定程度时，折射角就可达到90度，若继续增大入射角，会发生什么现象呢？通过实验演示会发现，折射光线会消失，全部在界面上进行而来反射。也就是说，在两种界面上只发生了反射，本来一束入射光，在界面上兵分两路，一路折射，一路反射，没曾想，折射的全不玩了，全部光线都参与反射，这种现象叫全反射，这个命名也算传神吧。这种特殊情况的发生是需要满足一定的条件的，试着归纳一下，全反射是折射现象在一定条件下的表现，还得从折射逐渐过渡，只有折射角大于入射角才有发生全反射的可能；再就是不是随意就能全反射的，需要入射角达到一定的程度才行，也就是需要满足一个临界条件，什么条件呢？也好理解，刚好使得折射角为90度时。临界角特殊，用C来表示角度，通过折射定律可计算C的值。通过这种特殊情况就会得出如下结论：两种介质的界面上，反射是必然发生的，折射是有一定条件的。从光的本性来说，光是电磁波，在界面上假如折射和反射并存，从能量观点来说，反射的光线比入射光线要弱，若是全反射，理想化清况是反射和入射光线一样强，利用全反射就是基于这个原因。小时候玩的土制潜望镜，用的是平面镜。玩得挺嗨，实际的潜望镜是不这样玩得，失真厉害。用的是全反射的规律。还有一种全反射原理利用很广的材料，光导纤维，很纳闷为啥不叫导光纤维呢在？街道上埋在地下的通讯线，早以前叫电缆，现在叫光缆，还有网络的入户线，相比电缆，成本急剧下降的同时，性能大幅提升。医疗设备中从身体某些特殊部位深入内脏查看病情的内窥镜，都是光导纤维。这估计是发明内窥镜的大师未曾想到的。游泳时，潜入池底，看看水面上面的景物和在岸上观察时有何不同，回答一下上节的鱼所问。
|
