光的反射，光的折射

导读：之后的几章内容，我会分别为大家讲关于光学知道的科普，并提出一些问题。

欢迎探讨。这一章来将光的反射和折射。这是最基本的。开头问大家一个问题：绝对的全反射存在吗？？

第一章：像夸父追日一样，我们追光，是为了得到光明！

夸父追日是一个传说，但表达了人类勇敢的探索精神。夸父的结局不太美，但我们人类“追日”的成果很美。是的，在黑暗的宇宙空间中，我们需要更多的光，来照亮我们的前路。

今天这篇文章，就是关于光的。我在猜想对光的所有实验的总结，会得到一个什么推理或猜想。对于我来说，非常重要。对于大家来说，也同样重要。

关于光的研究，可以追溯到几百年前。但我要例举的这些实验其实距离我们并不远。一起来看看吧。

首先我要说的是，关于光的认识我们最先是研究光的反射，折射，运动速度等现象，后来由麦克斯韦统一了电磁学后，才认识到光其实是一种电磁波。

再后来，进了光电效应，光的衍射，干涉等实验，使得光从宏观走到了量子层面。所以从这个认识上来说，光这个概念，在物理学中的位置很微妙，它是有承上启下的作用的。

所以对于的光的本质认识，是我们人类必须克服的难题。直到现在光的速度，光的质量，光的波粒二象性等都还是人类津津乐道的话题，也是科学家还在不断深入研究的对象。

现代物理学的两大支柱相对论和量子力学，哪一个都不能缺少光。有的人甚至说只要把光【电磁波】的本质研究到位，宏观的，量子的问题都能迎刃而解；还有人说光就是破解宇宙的密码。不管怎么样，我们先走进光的神奇世界，慢慢揭开它的面纱。

1、光的反射.

关于光的反射，可以说是我们最早就开始研究的内容。光射到两种不同的介质时，便有部分光自界面射回原介质中的现象，称为光的反射。

大概有这么三种反射情况：反射光线与入射光线、法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角

。可归纳为：“三线共面，两线分居，两角相等”。光具有可逆性。光的反射现象中，光路上是可逆的。

还有我们初中就知道了，光的反射分为镜面反射，漫反射，方向反射。

方向反射是介于漫反射和镜面反射之间反射称为方向反射，也称非朗伯反射，其表现为各向都有反射，且各向反射强度不均一。

2、光的折射

光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射。

理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。

光的折射和介质的折射率有关。折射率定义：光从真空射入介质发生折射时，光在发生折射时入射角与折射角符合斯涅尔定律。即入射角i与折射角r的正弦之比n叫做介质的“绝对折射率”，简称“折射率”。

公式：n=sini/sinr，这条公式被称为斯涅尔公式。

同一介质对不同波长的光，具有不同的折射率。可见光折射率通常随着波长的减小而增大，即红光最小、紫光最大。

接下来我们来说说光的全反射。从光密介质进入光疏介质时入射角增大到某临界角时，会产生全反射。

临界角公式为

（n2为图1中n',n1为图1中n）。

（C为临界角）当光射到两种介质界面，只产生反射而不产生折射的现象．当光由光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角。当入射角增大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在光疏介质中将不出现折射光线，只要入射角大于或等于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是全反射．所以产生全反

全反射

射的条件是：①光必须由光密介质射向光疏介质；②入射角必须大于或等于临界角(C)。

所谓光密介质和光疏介质是相对的。两物质相比，折射率较小的，光速在其中较快的，就为光疏介质；折射率较大的，光速在其中较慢的，就为光密介质。例如，水折射率大于空气，所以相对于空气而言，水就是光密介质；而玻璃的折射率比水大，所以相对于玻璃而言，水就是光疏介质。

临界角是折射角为90度时对应的入射角（只有光线从光密介质进入光疏介质且入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射。）

上面这些内容，知识是我们初中就学习的内容，教科书更多的是从宏观角度去教我们认识光的。可是这本书名字叫《见微知著》，是从量子角度来认识世界的。所以我们有必要从量子角度来理解光的反射和折射。

首先我们应该知道光的本质是一种电磁波。人眼可以看见的电磁波。

光波是一种高频的电磁辐射。光波与界面原子分子发生相互作用导致其传播方向的改变、相位及偏振变化，以及能量和能流的重新分配。这就是反射和折射的本质。

在现实生活中，我们就常见到是的漫反射。可是上面我们介绍了反射和全反射。反射是存在的，全反射存在吗？？

其实在我看来，绝对意义上的全反射是不存在的。有以下几点原因。

一、界面的“光滑”不绝对，也就是没有绝对光滑的界面。也就是说任何界面是有摩擦力的，都是凹凸不平的。那么根据菲涅耳和惠更斯的波动说，次波在P点处所引起的振动的振幅与r成反比。

这相当于表明次波是球面波。光粒子就难免会被漫反射。

二、真空不空，光的所携带的能量，在传播过程中不能保证不损失。

三、光是量子的光，与界面接触，不能保证不被界面吸收能量，或者折射部分光粒子。比如太阳光照到我们人身上的时候，一部分光穿过人的身体而去，一部被人体吸收，还有一部分被漫反射回空气中。

所以真正意义上的全反射，全折射都是不存在的。

摘自独立学者灵遁者量子物理科普书籍《见微知著》此书电子版淘宝有。

交流互动：lingdunzhe。