普通棱镜中的反常折射现象

      普通棱镜中的反常折射现象

摘要：让一束激光通过一个三棱镜产生折射，在激光器相对实验平台固定的情况下转动三棱镜，这时折射光束的方向会发生改变，光束射在光屏上的光斑的形状也会发生改变。在最小偏向角的情况下光斑最圆，当远离最小偏向角时光斑是离心率非常大的椭圆——这说明一束单色光经过棱镜发生折射时，光束中的每个光子的折射能力并不相同，而且可以变化。

关键词：反常折射   最小偏向角     三棱镜

一．   实验现象：

下面用示意图来说明普通棱镜中的反常折射现象。

在图1中，激光经三棱镜到光屏（实验中光屏都调到与光束垂直），在光屏上显示出圆形光斑，这是因为激光经过棱镜产生了一个最小偏向角——折射光和入射光的方向之间的夹角最小。

在图2和图3中，由于棱镜旋转了一个角度（入射光方向相对实验室始终不变），从棱镜中出来的折射光和进入棱镜的入射光之间的夹角不是最小，这样折射光的光斑就变成了椭圆形。

二．   实验总结：

单色性极好的激光束通过棱镜时，激光束中的每个光子的前进方向可以出现差异，而这种差异跟最小偏向角有关系。这种实验现象可能对反常折射和像差等光学研究有一定的帮助。

亥子啊，你把问题搞复杂了。不是你想的这样。

無圖無真相

光屏不用动的？

楼主：你理解错了！

    棱镜旋转了一个角度时，其接受  出  入  激光束的光斑面积也有所改变，出现椭圆形是很正常的！

    如果你还想继续了解，  建议做一个更简单的试验，以便进一步理解！

   准备一个平面反射镜就行，或者是爱美女人的小化装镜.......等，然后反射太阳光到近距离的墙面上，

然后转动镜子，其光斑  也是在 椭圆形 与 圆形 之间转变    。   道理是一样的  

  

没那么复杂

呵呵。。。

科学上的突破不容易。但支持多试验

在图1中，激光经三棱镜到光屏（实验中光屏都调到与光束垂直）——我在文中已经特别说明，随时转动光屏与折射光的传播方向垂直。

在我们的印象中，只有白光经过棱镜后呈现扇形散开，其实单色光也有这种现象，而且这种现象跟最小偏向角扯上了关系。

回复夕阳天使：在你列举的例子中，如果不考虑光束发散角的话，每个光子的传播路径都是平行的（虽然出现了椭圆光斑），但本文的实验现象却不是这样的。

上帝之友 发表于 2013-8-19 07:58

                               
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回复夕阳天使：在你列举的例子中，如果不考虑光束发散角的话，每个光子的传播路径都是平行的（虽然出现了椭 ...

但大致原理是一样的，只不过平面镜试验更容易理解！

三棱镜是一种形式的透镜，还是多做试验慢慢地去了解吧！

如果把两束非常细的激光束平行射入三棱镜（两光束的光斑直径只有1毫米，两光束相距10毫米），这样的两束光经过棱镜折射后也是平行的，但一束粗的激光（光斑直径10毫米）射入三棱镜，折射后的光束却是扇形发散的，这就是我感到难以理解的。

上帝之友 发表于 2013-8-21 08:04

                               
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如果把两束非常细的激光束平行射入三棱镜（两光束的光斑直径只有1毫米，两光束相距10毫米），这样的两束光 ...

   你确认 粗 细 激光束 除 粗 细直径 之外，其它各项 产生 试验参数相同？

    细的激光束射入三棱镜后，也是有发散的，因为细，导致人眼不容易观察到，（激光光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行，1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。）

  

终于在赵凯华的《光学》棱镜光谱仪一节中看到和本文有关系的内容，摘抄如下：偏向角对波长的微商称为棱镜的角色散本领……沿产生最小偏向角的方向入射时，光谱线弯曲得最小，所以在光谱仪中棱镜通常是装在接近于产生最小偏向角的位置……。如果发现单色光经过棱镜也会产生扇形散开并与最小偏向角有关系，教科书可能会收入这些内容。