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當波行進遇到不同介質的介面時,會有部份的波反射,其餘的波則可能進入新介質。

光是一種電磁波,也具有波的一般特性。

例如:當可見光垂直射向玻璃時,約有4%的光反射,其餘96%的光則進入玻璃內。

當光從玻璃內再度垂直進入空氣時,仍然約有4%的光反射,其餘96%的光線則進入空氣中。

若是光線在玻璃中行進時,被玻璃吸收的比例相對很小,則玻璃會呈現透明的狀態。

若是光線被吸收的比例增加,則呈現半透明或甚至不透明的狀態。

當光線並非垂直射向透明介質的介面時,則會在介面上產生反射與折射現象。

反射波滿足反射定律:入射角=反射角。

折射現象則起源於波在不同介質內不同的行進速率。

如右圖 滾輪從人行道滾到草地時 由於草地上滾動速度較慢

因此在行經 人行道與草地的邊界時 滾輪的行進方向改變了!

光線的行進 也有同樣的性質

如右圖,抵達A處的波前已經準備進入新介質,而B處的波前仍然在原介質中行進。

由於不同介質內行進速率不同,經過Δt 時間,當B處波前抵達介面邊界D點時,A處波前已經行進至E點。

由幾何性質可知,

綜合以上兩式, 
其中
θ1 恰好等於入射角(入射線與法線的夾角),

θ2 則等於折射線與法線的夾角,稱為折射角。

由於光在真空中的速率 c 為定值,
在介質中光行進的速率 v 會因為介質的影響而變慢,
定義介質的折射率
其中真空中光速 
物質的折射率愈大,顯示光所受介質影響愈大,行進速率愈慢。因此

經常表示為 ,稱為司乃耳折射定律。

且折射時,入射線、法線與折射線均共平面。




水池中清澈的水看起來總是覺得比實際深度淺。

當光線從水中射向空氣時,偏離法線產生折射。

折射後的光線再進入眼中。
人們對物體的遠近係根據射入眼中光線的方向反溯回去判斷的。

若非垂直水面觀察水中的魚時,

由於魚各處所發射進入空氣的各光線入射角並不相同。
如右圖,不僅看起來魚的位置與實際的位置不同,連形狀大小也會有所變化。

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作者:國立台灣師範大學物理系黃福坤
最後修訂時間:  since 2011/06/20