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折射定律
折射定律于1621年由斯涅耳发现,故又称为斯涅耳定律。如1所示,PQ为两种均匀介质的理想平滑分界面,AO为入射光线,在O点发生折射,OB为折射光线。MN为入射点O的法线,入射角AOM,以i表示;折射光线OB和法线MN的夹角BON为折射角,以v 表示。入射角和折射角的符号法则也是从光线转向法线,按锐角来量度,顺时针方向旋转形成的角度为正,反之为负。
折射定律可归结为:入射光线、折射光线和投射点的法线三者在同一平面内,入射角的正弦与折射角的正弦之比与入射角的大小无关,而与两种介质的性质有关。对一定波长的光线,在一定温度和压力的条件下,该比值为一常数,等于折射光线所在介质的折射率n′与入射光线所在介质的折射率n之比。折射定律可以表示为
sin i /sin v =n′/n,
或写为 n sin i =n′sin v
对于两种介质界面的折射,n sin i 或n′sin v 为一常数,称为光学不变量。对于不同的介质对,它有不同的数值。
在 n sin i =n′sin v 公式中,若令n′=-n,则 v =-i ,即为反射定律。这表明,反射定律可以看做是折射定律的一种特例。这在几何光学中是有重要意义的一项推论。
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