光线在大气中的折射 丁小剑 2008.6
光的折射定律 : 由荷兰数学家斯涅尔发现，是在光的折射现象中，确定折射光线方向的定律。当光由第一媒质（折射率n1）射入第二媒质（折射率n2）时，在平滑界面上，部分光由第一媒质进入第二媒质后即发生折射。实验指出：（1）折射光线位于入射光线和界面法线所决定的平面内；（2）折射线和入射线分别在法线的两侧；（3）入射角i的正弦和折射角i′的正弦的比值，对折射率一定的两种媒质来说是一个常数.
简单的说就是光由光速大的介质中进入光速小的介质中时，折射角小于入射角；从光速小的介 质进入光速大的介质中时，折射角大于入射角。 此定律是几何光学的基本实验定律。它适用于均匀的各向同性的媒质。用来控制光路和用来成象的各种光学仪器，其光路结构原理主要是根据光的折射和反射定律。此定律也可根据光的波动概念导出，所以它也可应用于无线电波和声波等的折射现象。
折射定律（law of refraction） 或 斯涅尔定律（Snell's Law） 光线通过两介质的界面折射时,确定入射光线与折射光线传播方向间关系的定律,几何光学基本定律之一。如图,入射光线与通过入射点的界面法线所构成的平面称为入射面,入射光线和折射光线与法线的夹角分别称为入射角和折射角,以θi和θt表示。折射定律为:①折射光线在入射面内。②入射角和折射角的正弦之比为一常数,用n21表示,即
sinθi/sinθt=n21 sinθi/sinθt=v1/v2=n21 式中n21称为第二介质对第一介质的相对折射率
几种折射光现象举例 幻日 日晕 环天顶弧 日柱 霓 海市蜃楼 虹
一、幻日：在天空出现的半透明薄云里面，有许多飘浮在空中的六角形柱状的冰晶体，偶尔它们会整整齐齐地垂直排列在空中。当太阳光射在这一根根六角形冰柱上，就会发生非常规律的折射现象。大气晕族，主要包括22度晕、46度晕、近幻日、远幻日、近幻日环、环天顶弧、环地平弧、内晕珥、日柱、反假日等，其中最常见的是22度晕。当这许多的冰晶在朝阳或夕阳附近时，从冰柱出来的三路光线射到人的眼睛中，中间那路太阳光线，是由中间位置的太阳直接射来的，是真正的太阳；旁边两条光线，是太阳光经过六角形晶柱折射而来的。这样，在人们的眼中，在中间真太阳的两边就出现了另外两个太阳，它们实际上是太阳的虚像。
幻日
22度日晕
环天顶弧： 称为“弯倒彩虹”，在极为寒冷的高纬度地区，环天顶弧比彩虹要常见。 环天顶弧由水平取向的上底面进入，经折射从侧面射出，表现为环绕天顶。
日柱：当天气很冷而太阳正好升起或落下时，落下的冰晶会反射阳光并产生一道罕见的光柱。当冰从高层的云落下时，有时会形成平板，形状就像是一些冰晶。空气阻力使得这些冰晶在落到地面时，几乎是水平的。被冰晶反射的阳光因此几乎完全是垂直的，因此产生日柱效应。上图的拍摄时间是2005年12月，一道反射夕阳的日柱在美国缅因州的邦哥上空。
霓
海市蜃楼
海市蜃楼图示
虹
光线以一定角度照在水滴上所发生的折射、分光、内反射、再折射等造成的大气光象，光线照射到雨滴后，在雨滴内会发生折射，各种颜色的光发生偏离、其中紫色光的折射程度最大，红色光的折射最小，其它各色光则介乎于两者之间，折射光线经雨滴的后缘内反射后，再经过雨滴和大气折射到我们的眼里，由于空气悬浮的雨滴很多，所以当我们仰望天空时，同一弧线上的雨滴所折射出的不同颜色的光线角度相同，于是我们就看到了内紫外红的彩色光带，即彩虹。彩虹大多出现在太阳的相对的方向
大气中一种光的现象，是由大气中小水球经日光照射发生折射和反射作用而形成的彩色圆弧，由外圈到内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。出现在和太阳相对着的方向
思考题： 虹、华、晕的区别和联系？
谢谢