反射和折射

当光线照射两种材料之间的接口时，它是由一些取决于这两种材料组成的角度弯曲。在边界，在光传播更改，导致传播以及更改其方向的速度。每个媒介都有特点"折射指数的"定义为光在真空中的速度与光在介质中的速度的比例:

在这里n是无量纲的折射指数的c是光速在真空中米每秒 (m/s)，和v是米每秒 (m/s) 在介质中的光速。在介质的高折射率和更快地与低折射率介质中，光的传播更慢。

对于一个给定的入射角，ө_我（角，光打这两种媒介之间的边界），给出了的角度，折射了这束光，ө_r，由折射定律更普遍称为斯奈尔定律:

在哪里 ө_我和 ө_r是以度为单位，和n1 与n2 是初始的和最终的材料，通过无量纲指标折射的光旅行。折射角指定的方向折射的光波出行第二种介质 （请参见图 1）。部分的入射光也反映回角等于入射角的第一媒介。

一个有趣的现象发生，当光从一种具有高折射率材料到一个以较低的指数。还有关键的入射角折射的角成为 90 °。如果光线照射在临界角边界、 折射的光束将沿着边界之间的媒体，和一些光会反射回高折射指数的材料 （见图 2）。如果光线照射角大于此临界角边界，它会完全反射回事件称为全内反射的高折射率材料。

图 1:在两个媒体结果中反射的光线与折射的光线之间的边界上的入射光线。

图 2:共有内部反射时 n₂ > n₁。蓝色光线入射临界角时，导致沿界面折射的光线和反射的光线。红色的光线是入射角大于临界角，并导致完全内部反射的光线。

镜片充分利用折射打造真正的和虚拟的物体的图像。真正的图像是由物理收敛性来自物体的光线形成图像。虚拟图像形成时的光线似乎收敛，但做不实际收敛。我们的眼睛构造发散射线起点和起源这一点作为虚拟映像源即使光线不实际上此时收敛。真实和虚拟图像形成的凸透镜的例子如图 3所示。镜片有称为"焦距"，这是从镜头的距离特征长度的光线源自无限远将集中后穿过镜头。给出了透镜的焦距，对象和镜头之间的距离将确定薄透镜方程图像的位置:

其中f是米 (m) o在透镜的焦距是镜头和米 (m) 中的对象之间的距离，镜头和图像在米 (m) 之间的距离。如果对象距离采取积极的数量，然后，如果图像距离是积极的图像将是真实和将设在与对象的镜头。如果图像距离是消极的图像将虚拟、 放大，和位于透镜作为对象的同一侧。

图 3:凸透镜生产实际和虚拟映像。真实图像形式从真正的衔接的光线。虚拟图像是通过我们的眼睛从发散光线构成的。

斯奈尔定律支配的光会弯时过境两媒体之间的角度。在表 1中给出了测量的入射光和水-空气界面上的折射的角。下面，给使用斯奈尔定律的水的折射指数的样本计算所示为入射角等于 30.1 ° 光从水到空气:

1.33

在表 1中，不同的角度可以重复计算和测量的平均将提供折射指数的比任何个体的测量将会提供更好的测量。

表 1: 结果。

接口	Ө我	Өr	n水
水→空气	10.0	13.5	13.4
水→空气	19.8	26.6	1.32
水→空气	30.1	41.9	1.33
空气→水	20.1	15.1	1.32
空气→水	44.9	32.0	1.33
空气→水	75.2	46.7	1.33

为内部全反射临界角时发生折射角等于 90 °。对于水-空气界面，斯奈尔定律预测临界角的发病率是 48.8 °。

它是值得注意的是，折射的光束仍可见角大于 48.8 ° 时看着在这束光从空气走到水的界面。它只是在会上梁去从水空气在角度大于 48.8 ° 内部反映了梁的边界。全内反射，才会发生光云从一个中等与高折射指数的培养基与低折射指数。

镜头部分的实验中，当对象被放置在o = 11.02 厘米，形象走进约 9.21 厘米的焦点。薄透镜方程然后揭示了要约 5.02 厘米的凸透镜的焦距。

这个实验室探索物理的折射和镜头。斯奈尔定律用来测量使用的事件和折射的角度的测量水的折射指数。也有人在水-空气界面全内反射的现象。结果表明，凹透镜可以集中光线还创建虚拟图像，允许他们作为放大设备。

人眼所看到的聚焦到视网膜上的光，视力低下导致如果光线集中的前面或后面的视网膜。眼镜，帮助正确重新回到到视网膜上的光来纠正视力不好。相机使用透镜的光照到传感器上的眼睛聚焦到视网膜上的光以同样的方式。放大镜是简单凸透镜，创建扩大，虚拟映像的对象。光学显微镜使用多个镜头来极大地放大小物体，如细胞。同样，还有一种称为使用镜头来捕捉来自恒星、 星系和其他天体的光的折射望远镜。全内反射的光学纤维，用于数据传输和作为纤维内窥镜形式最常用。