水与空气中的折射

当光从一种介质进入另一种介质时，其速度会发生变化。这一现象称为折射。折射发生是因为光在不同介质中的传播速度不同。例如，光在空气中的传播速度比在水中要快。

理解折射

把一根吸管放入一杯水中时，吸管似乎弯曲了，这就可以观察到折射现象。这是因为光线从水进入空气时发生了弯曲。让我们用简单的术语和例子来看看折射是如何发生的以及为什么会发生。

光在两种不同材料的界面处发生弯曲。这意味着光进入另一个材料时会改变方向。当光从较稀薄的介质（如空气）进入较稠密的介质（如水）时，它会向法线弯曲。相反，当光从较稠密的介质进入较稀薄的介质时，它会远离法线弯曲。

Air   / 
/ (光线向法线弯曲)
|| Water

斯涅尔定律

为了确定光的弯曲程度，我们使用斯涅尔定律。这个定律写作：

n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)

其中，n1和n2是介质的折射率，θ1和θ2分别是入射光线和折射光线的角度。

折射率

折射率是光在介质中减慢程度的度量。空气的折射率约为1，而水的折射率约为1.33。这一差异解释了为什么光在两种物质之间移动时会发生弯曲。

给定：
n1 (空气) = 1
n2 (水) = 1.33
θ1 (空气中的入射角) = 30度

使用斯涅尔定律：
1 * sin(30) = 1.33 * sin(θ2)

计算：
sin(θ2) = sin(30) / 1.33 ≈ 0.375
θ2 = sin^(-1)(0.375) ≈ 22度

折射的视觉表现

折射的真实例子

玻璃杯中的弯曲吸管

当你把吸管放进盛满水的玻璃杯中时，它似乎在水面上弯曲。这是因为光线从水进入空气时发生折射，导致吸管位置变化。

沙漠中的海市蜃楼

海市蜃楼通常发生在沙漠或炎热的道路上。它们是由太阳光的折射引起的。接近地面表面的热空气将光线向上弯曲，产生前方道路或沙漠中有水的幻觉。

鱼眼镜头

鱼眼镜头利用折射原理弯曲光线并捕捉高清晰的场景。它们常用于摄影以创造广角全景或艺术化的扭曲效果。

折射如何影响我们的视觉

折射在我们观察世界的方式中起重要作用。我们眼中的晶状体折射光线，使我们能够聚焦于不同距离的物体。佩戴矫正眼镜调整了进入眼睛的光的折射，为近视或远视等聚焦问题的人们改善了视力。

结论

折射是一个基础物理概念，对我们的日常生活产生了多方面的影响，从我们透过镜片看到物体到复杂的光学技术。理解折射不仅可以解释常见的光学幻觉，而且也是我们在眼镜、相机和科学仪器中所使用技术的基础。

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