油滴的反射现象

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1、油滴的反射现象中文摘要：本文将介绍水中油滴的反射现象，针对油滴反射所成像的大小，亮度的不同现象分别做出定性与定量的解释。关键词：油滴，水，反射，像，大小，亮度现象：油滴漂浮在水面上，对较远物体产生反射，不同大小的油滴所反射的像的大小不同，一般油滴越大，其反射所成的像越大，但油滴所反射的像相较水溶液所成的像都小，然而，油滴所成的像，却比水溶液所成的像更亮。问题：1.为什么油滴所成的像比水所反射的像更小2.为什么油滴越大其所成的像越大3.为什么油滴其所成的像亮度更大定性分析：油滴在水溶液中都是呈椭球形的，其表面为凸面。而像在反射过程中，对凸面镜而言，半径

2、越大，对光的发散越大，而水表面相当于平面镜，球半径趋于无穷大，对光的发散也越大。因此，相较而言，大油滴所成的像较小油滴所成的像要大，而较水所反射的像要小，由于表面半径越大，其发散越大，则有油滴球面半径比水溶液小，其所成的像亮度更大。定量分析：对于油滴的反射，可建立球面镜模型来处理。将要用到的公式：球面镜物象位置公式：1s'+1s=2r球面反射镜焦距公式：f’=f=r2球面反射镜的三种放大率公式：横向放大率公式：β=y'y=-s's轴向放大率公式：α=ds'ds=-β2角放大率公式：γ=u'u=-1β【1】光强反射率公式：R=r2,rp=n2cosi1

3、-n1cosi2n1cosi1+n2cosi1,rs=-sin⁡(i1-i2)sin⁡(i1+i2)【2】球面镜反射所成的像有放大和缩小两种。①汇聚到镜面后方的物体光束，s<0，从远处发出的光线束在汇聚成物体之前遇到了镜面，在镜后形成的不是实物，而是虚物，其物距为负值。其光路图如图一。注：G1H1为虚物，K1L1为实像，N点为球面镜的顶点，经球面镜顶点的光线其反射光线与入射光线关于光轴对称，过球心的光线D1L将沿着原光路方向前行。由图可知，在此种情况下，s<0,s’<0，如图中，s=-2,s’=-2.8，所以由横向放大率公式和角放大率公式得，β=-1

4、.4，α=0.71，可见其像是放大的，而角度缩小了，即反射的视野范围缩小了，这与我们观察到的现象不符。②s>0,其光线直接由物体发出或者从远处发出的光线束在汇聚成物体之前遇到了镜面，其像将呈在球面镜的后方，物距和像距均取正值。【3】其光路图如图二。注：NK为实物，LM为实像，由物体发出的光线KC经过球心，其反射光将沿原路返回，F为球面镜焦点，光线GF的反射光线将平行于光轴。由图可知，在此种情况下，s>0,s’>0，如图中，s=1,s’=0.8，所以由横向放大率公式和角放大率公式得，β=-0.8，α=1.25，可见其像是缩小的，而角度放大了，即反射的视

5、野范围放大了，这与我们观察到的现象相符。由于我们所论述的现象中光束是由物体直接发出来的，因此属于第二种情况。由此可知，油滴所呈的像是缩小的像，而水面相当于平面镜，其所成的像的大小与实物相同，因此油滴所呈的像的大小小于水面成像的大小。由公式1s'+1s=2r和β=y'y=-s's得，β=-r2s-1,即当s相同时，球面半径越大，则球面反射的像也越大，因此，油滴越大其所成的像越大。至此，我们解释了前两个问题。对于油滴反射所成像的光强差异我们运用光强反射率公式来处理，可将系统看成是旁轴的，则有rp=n2-n1n1+n2，rs=0，水的折射率为1.3，色拉油

6、的折射率为1.47，空气的折射率为1，则光线射到水面进行反射，其光强反射率R=（1.3-11.3+1）2=0.017，而光线射到油滴表面上，其光强反射率R=（1.47-11.47+1）2=0.036。由此我们解释了第三个问题。我们在解释第三问的时候，并没有按照定性分析所说的来思考，主要是因为光在不同介质表面的反射的影响更大。参考文献：【1】《光学教程》叶玉堂，饶建珍，肖峻清华大学出版社【2】《光学》赵凯华，钟锡华北京大学出版社【3】《光学》章志鸣，沈元华，陈惠芬高等教育出版社