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光穿过水面有折射吗?光穿过水出来是直的吗

作者:Admin时间:2021-03-02137 次浏览

信息摘要:

光穿过水面会有一些自然现象,对此有很多网友非常想了解其中的过程,想知道光穿过水面有折射吗?穿过水出来来是直的吗这些问题。

水是我们生活中常见的一种“透明”介质,也是我们的生命之源。光穿过水面会有一些自然现象,对此有很多网友非常想了解其中的过程,想知道光穿过水面有折射吗?穿过水出来来是直的吗这些问题。
 
光射入水时发生的折射

光射入水时发生的折射
 
其实想要能够完美的解释上述问题,就需要在讲述过程中进行一些假设,不然当中可能会出现不同的结果。下面我们就进行一些假设:
 
1、水的质量非常好,没有杂质及其他生物,比纯净水还纯净。之所以这样假设,是因为这样我们就可以把水当作一种透明“材料”来研究,而不会出现结果上的偏差。如果水中有杂质或者是其他生物,甚至水内部是“不均匀”的,那么会导致这种水的雾度值增加。
 
2、水面稳定无波浪。如果水面有波浪,甚至这种波浪杂乱无章,对于我们的讲述会有很大影响。水面上有不规则的波浪,相当于透明材料上凹凸不平,与光接触时的角度会发生变化,会增加光的反射光通量。
 
3、水是通过空气“容器”盛装的,即有一个规则形状、具有一定深度的水“浮”在空气中。如果通过其他容器盛装水,再来讨论上述问题,容器材质对光在水中的透射传播也是有影响的。另外,水的深度以满足国标GB/T 5433-2008,深度要求是2.0±0.1mm(在后面的讲述过程中,你可以将其放大10倍、100倍)。因为材料本身对光线是有吸收的,深度太深会导致光通量大幅度减少,深海下面是漆黑无光的就是这个道理。
 
4、光最好是垂直射入水面中的,且光是一个光束。当然,因为我们只是想了解一些现象,而不需要得到一些确切的值,所以也可以固定其他角度。
光进入玻璃和水后发生的折射现象
光进入玻璃和水后发生的折射现象
 
上述假设都满足后,光垂直进入水面,会发生反射现象,即水面如同玻璃一样将一部分光线折射回来。想要了解这个过程,我们可以将自己的眼睛当作“光线”,在垂直观察清澈的水面时,会看清自己的脸庞。这部分反射光通量是极其有限的,大部分光线会进入水中,此时因为水的质量非常好,没有杂质和其他生物,且内部组织结构均匀,所以不存在折射,即此时水的透光率几乎达到100%。如果水的质量不好,则光穿过水面是有折射的,光通过透明材料中,折射角度大于2.5度的光线也被称为散射光线。当光继续前进穿过水层时,由于角度是垂直的光束,所以穿过水出来是直的,如果光束是以某一个角度射入水中,那么出来时也是以这个角度出来的。
 
总结:以上是多种假设光穿过水中的条件,事实上在生活中是不可能存在这样的状况的。当光线光束垂直穿过普通水面时,由于水面可能因振动、风存在一些波浪,光会发生更多的反射,进入水中的光通量会大幅度减少。而在水中由于杂质、生物等存在,光在过程中折射的光通量更多,即水是看起来不清澈雾蒙蒙的,这就是雾度值在增加。当光透过盛装材料时,也会因装水的容器而再次发生反射、折射、透射现象,如果盛水的材料内部组织均匀,那么光穿过水出来时仍是直的,但此时光线的强度会有大幅度减弱。

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