明明是一根完整的筷子,水面以下却像接歪了。不是水在骗人,而是光在换介质时改了方向——这叫折射。
光从空气斜射进水,在界面处方向会改变。你沿折射后的光线往回看,会觉得物体不在真实位置——筷子水下部分就像「接」在了错误的地方。
池底看起来比实际浅,也是同一套把戏:底反射的光在水面折射后,让你误以为底更靠近水面。
还没进新介质之前,在空气中传播的那一段。
进入新介质后,方向相对法线偏折的那一段。
和反射一样,折射也要画法线。光从空气斜射入水(光密程度:水 > 空气),折射光线会向法线偏折——折射角小于入射角。
高中会写 n₁ sin i = n₂ sin r。初中先记画面:介质越「密」,光在里面跑得越慢;斜入时,慢的一侧偏折更靠近法线。
垂直入射(沿法线)时,光不偏折,只速度变一变。
你可以试试:拖动橙色光源改变入射角。上方是空气,下方是水——注意折射光总是比入射光更贴近法线。
拖动光源,观察入射角变大时,折射光怎样更靠近法线。
放大镜、眼镜、相机镜头,都靠透镜(本质是曲面介质)让光按需要折射;彩虹则与折射+色散有关——下一篇会细讲颜色。
光从水斜射入空气时,折射光会远离法线。入射角大到一定程度,折射光「消失」,只剩反射——光纤通信就利用了这个现象。初中知道有这回事即可。