镜中自己：光的反射与折射现象！

2024-06-12 理论教育版权反馈

【摘要】：光的反射和折射发现镜子中的自己在《爱丽丝漫游仙境》中，可爱的爱丽丝通过一面镜子，走进了一个奇异的世界。现实中，我们不可能像爱丽丝那样钻进镜子里，去经历很多好玩的事情，但是我们每天也会在镜子前照照自己的模样。光的反射实验棱镜对光的折射光折射实验对于早在一千多年前，古人就利用光的折射现象，将冰块削成球面状，制成了凸透镜，用来聚焦太阳光以取火。

光的反射和折射　发现镜子中的自己

在《爱丽丝漫游仙境》中，可爱的爱丽丝通过一面镜子，走进了一个奇异的世界。当然，童话只是童话。现实中，我们不可能像爱丽丝那样钻进镜子里，去经历很多好玩的事情，但是我们每天也会在镜子前照照自己的模样。问题又来了，你知道为什么镜子会映出我们的样子吗？

光学和几何学、力学、天文学等一样是最早发展起来的学科之一，它的发展史可以追溯到两千多年前。

镜子中反射的人物

约在公元前四百多年的春秋战国时代，墨家的《墨经》中就记录了8条有关光学的知识。它不仅叙述光的直线传播和针孔成像，解释影的定义和生成，而且还以严谨的文字讨论了物和像在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中的关系。实际上，《墨经》中关于光学的记载已触及了很大一部分有关几何光学的知识，从时间上来看，它比古希腊欧几里德所著的《反射光学》要早一百多年。因此，《墨经》中的光学条文，不仅是我国最早的光学著作，也是世界古代科技史上难得的比较全面的光学著作。

光的反射实验

棱镜对光的折射

光折射实验(www.chuimin.cn)

对于早在一千多年前，古人就利用光的折射现象，将冰块削成球面状，制成了凸透镜，用来聚焦太阳光以取火。但可惜的是，我国虽然有着丰富的实践经验却没有能够上升到理论高度，所以现在普遍认为古希腊哲学家欧几里德是最早从定量的角度研究光的反射现象的人。他在书中指出了入射线与镜面所成的角度等于反射线与镜面所成的角度，阐述了光的反射定律。此外，他还以光照射入的切平面代替平面镜来证明光线在凹面镜和凸面镜上反射时的规律。后来，阿拉伯人阿尔哈增提出了法线的概念，对反射定律作了有益的补充，使得反射定律更加完整。

自然界中的光反射现象

1657年，法国数学家费马用光程最短原理使反射定律得到了真正的科学证明，使光的反射规律被应用到了更为广泛的领域，大至研究天文使用的望远镜、军事用途的潜望镜，小至水中倒影等等，都由它而来。

其实在早在公元2世纪，希腊学者托勒密就曾做过关于光折射的实验，在17世纪初，德国天文学家开普勒也研究过光的折射的问题，不过最终通过实验得到折射定律的是荷兰物理学家、数学家斯涅尔。1621年，他发现在不同的介质里，入射角和折射角的余割之比总是保持相同的值，用n21表示，即 sinθi/sinθt=n21sinθi/sinθt=v1/ v2=n21 式中n21称为第二介质对第一介质的相对折射率，也就是说入射角和折射角的正弦之比为一常数，但遗憾的是，这个结论是斯涅尔去世多年后，人们才在他的遗稿中发现的，他本人并未将此公开发表出来。直到了1637年，法国哲学家、科学家笛卡儿才在《折光学》一书中从数学上导出了用正弦函数形式表述的折射定律，最终将折射定律确定为今天的表述形式。

光的反射定律与折射定律都是几何光学的基础，它们不仅在理论研究上奠定了基础，也为光学技术的历史发展和光学产品的设计种类提供了新的方向。

世界上有黑色的光吗？

人的眼睛能看见的光波波长为760～390nm，按波长由长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，如果我们看见的光都是单一波长的光，那么它一定是以上颜色中的一种。那么，世界上有黑色的光吗？这是个奇怪的问题。如果你拿去问物理老师，他会解释给你听：“物体吸收所有光线后，人眼得不到光的信息从而产生了黑色。”也就是说，黑色是物体吸收所有的可见光所表现出来的颜色，而所谓的“黑光”，其实就是物体反射光弱。

镜中自己：光的反射与折射现象！

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