初中物理 · 光

筷子插进水里,
为什么「断」了

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。

向下滑动 · 约 7 分钟
第一步 · 现象

折射:光「拐弯」进另一种介质

1 眼睛被「折线」骗了

光从空气斜射进,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,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。

入射光

还没进新介质之前,在空气中传播的那一段。

折射光

进入新介质后,方向相对法线偏折的那一段。

人话版:光在不同「环境」里跑的速度不一样,斜着穿过界面时就会拐弯
第二步 · 规律

空气→水:向法线靠拢

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。

2 斯涅尔定律(直觉版)

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。

空气 → 水:折射角 < 入射角(向法线偏折)
三线仍共面:入射光、折射光、法线在同一平面;角度相对法线量。
常见误解:「折射是光自己随便拐弯。」——只在两种介质的分界面发生,且与入射角、两侧介质有关。
第三步 · 动手看

互动演示:拖光源,看水中偏折

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。

空气中 水中
第四步 · 应用

折射藏在哪儿?

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。

3 全反射(拓展)

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。

课本映射:光的折射 课本映射:法线 · 入射角 · 折射角 课本映射:筷子弯折 · 池底变浅
总结