斯涅耳 物理学家简介 教学课件.pptVIP

* 精确折射定律的最早发现者——斯涅耳 　　威里布里德．斯涅耳（Willebrord Snell Van Roijen 1591-1626），荷兰莱顿人，数学家和物理学家，曾在莱顿大学担任过数学教授。斯涅尔最早发现了光的折射定律，从而使几何光学的精确计算成为了可能。 一、前人对光折射的研究 　　古希腊人最早对光现象进行数学处理，欧几里德在他的《光学》里总结了到他那时为止已有的关于光现象的知识和猜测。那时的人们已经知道，在眼睛和被观察物体之间行进的光线是直线；当光线从一个平面反射时，入射角和反射角相等。在这个时期，折射现象虽已为人所知，但还属于经验上的讨论。 　　古希腊科学典籍中关于光折射的实验记载寥寥无几，最早的应该是公元二世纪托勒密（创建连接到科学人：托勒密，已发布）所做的光的折射实验。他在一个圆盘上装两把能绕盘心旋转的尺子，将圆盘的一半浸入水中。让光线由空气射入水中，就得到它在水中的折射光线，转动两把尺子，使它们分别与入射光线和折射光线重合。然后取出圆盘，按尺子的位置刻下入射角和折射角。他所测出的一系列数据是非常精确的。托勒密大致假定了光的入射角和折射角之间，有一直接的比例关系。托勒密依靠经验发现了折射的规律，但却没有由此得出精确的折射定律。 　　1609年，伽利略制成了望远镜，并利用他进行了很多科学观测。这些新的发现激励开普勒光折射现象进行了深入的研究，并于1611年出版了《折射光学》一书。开普勒的研究表明，对于两种给定的媒质，小于30度的入射角同相应的折射角成近似固定的比，对于玻璃或水晶，这个比约为3:2。他还表明，这个比对于大的入射角不成立。开普勒试图通过实验发现精确的折射定律，他的方法虽然是正确的， 却没有得到其中有规律性的联系。但是，开普勒的研究为后来斯涅耳得出折射定律起到了一定的启示作用。 二、折射定律的得出 　　大约是在1621年，斯涅耳通过实验确立了开普勒想发现而没有能够发现的折射定律。当时斯涅耳注意到了水中的物体看起来象漂浮的现象，并试图揭开其中的奥秘。由此便引出了他对折射现象的研究。 　　在总结托勒密、开普勒等前人的研究成果后，斯涅耳做了进一步的实验。在实验中，斯涅耳应用开普勒的方法发现：从空气到水里并落在容器垂直面上的一条光线在水中所走的长度，同该光线如按未偏离其原始方向而本来会通过的路程成一定的比。他指出：折射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，入射光线和折射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦和折射角的正弦的比值对于一定的两种媒质来说是一个常数。这个常数是第二种媒质对第一媒质的相对折射率，即：sin i1/sin i2 =n21 ，n21 = n2 / n1 。其中i1和i2分别为入射角和折射角；n21为折射光所在媒质对入射光所在媒质的相对折射率； *