广义的斯涅尔定律

发布网友发布时间：2022-04-30 00:57

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热心网友时间：2022-06-27 15:32

当光波从一种介质传播到另一种具有不同折射率的介质时，会发生折射现象，其入射角与折射角之间的关系，可以用斯涅尔定律（Snell's Law）来描述。斯涅尔定律是因荷兰物理学家威理博·斯涅尔而命名，又称为“折射定律”。在光学里，光线跟踪科技应用斯涅尔定律来计算入射角与折射角。在实验光学与宝石学里，这定律被应用来计算物质的折射率。对于具有负折射率的负折射率超材料（metamaterial），这定律也成立，允许光波因负折射角而朝后折射。斯涅尔定律表明，当光波从介质1传播到介质2时，假若两种介质的折射率不同，则会发生折射现像，其入射光和折射光都处于同一平面，称为“入射平面”，并且与界面法线的夹角满足如下关系：；其中，、分别是两种介质的折射率，和分别是入射光、折射光与界面法线的夹角，分别叫做“入射角”、“折射角”。这公式称为“斯涅尔公式”。斯涅尔定律可以从费马原理推导出来，也可以从惠更斯原理、平移对称性或麦克斯韦方程组推导出来。
耗损性、吸收性、导电性介质
在导电性介质里，电容率与折射率都是复值，连带的，折射角与波向数都是复值。这意味着，等实相位曲面的法线与界面的法线之间的角度等于折射角，而等波幅曲面是与界面相互平行的平面。由于这两个曲面通常不会重叠在一起，这种波被称为“非均匀波”。折射波呈指数衰减，指数与折射率的复值部分成正比。
各向异性物质
对于各向同性或镜面介质（例如玻璃），通常斯涅尔定律成立。对于各向异性介质，例如，方解石，双折射会将折射线分为两束射线，“寻常射线”与“非常射线”。寻常射线照样遵守斯涅尔定律，而非常射线可能会与入射线不共面。