反射与折射毕业论文

光学专业毕业论文提纲模板

光学专业毕业论文提纲怎么写?下面我以《在胡克参考球观念下诞生的新理论》论文提纲为例，为大家介绍论文提纲的写作技巧。

论文题目： 在胡克参考球观念下诞生的新理论

在光学的发展历史上，曾经有几位学者做出过杰出贡献。其中，依萨克-牛顿(I. Newton1642--1727)[1] 认为，光是发光体发射的一种微粒，人们通常说的粒子性。 到公元二十世纪初，爱因斯坦等人[2] 认为，光是一份一份的，每一份被称为光量子。综合牛顿与爱因斯坦的研究思想，作者经过详细思考后认为，一份光量子为一个独立的能量体，它是由更细微的能量颗粒按照某种方式集合而成的一个能量体，是一个具有空间形态的几何体。作者为了不再引进更多的新名称而称它为基本能量单元体。这种能量单元体颗粒也有学者称它为亚光子[3]。波动性代表人物惠更斯()[4] 提出了光的球面波观点，作者不能理解的是：一个光粒子是怎样产生的一个球面波，一个子波的能量又是多少?恐怕科学巨匠和高手也不理解他的具体描述。

1 自然条件下的光辐射

一份光量子能量的大小，我们不可能将一份光量子的内部结构分拆开进行测量和计算至少在当前这个时代是这样。接下来我们只有间接地使它与粒子(实物体)发生相互作用后所产生的效应进行描述。

如示，设想，这些实物粒子在常温下处于稳定状态(只有温度处在绝对零度或附近时的实物粒子才可能处于基态)，当它没有吸收外来能量时，也就不存在能量的外泻(辐射)，这时它处于临时稳定状态。在中，从S 发出的光经透镜L 后照射一透明物质，光子-1从实物粒子之间的狭小空隙(真空区域)中穿刺而过，光子-2 被实物粒子所吸收;我们构想，这个理想化粒子具有吸收一切能量段光子的能力，将吸收的每份光子又完全彻底地辐射出去(在粒子中不作任何残留)。即是，认为实物粒子辐射出去的光子与它所吸入光子的能量完全相同。显然，粒子在这一过程中经历了两个阶段：它吸收一份光子便从初始的稳定状态跃升至高的能量状态，这过程即为能量的上涨阶段;而高能态的它是极不稳定的，?即开始泻能，从高能态辐射光子而回落到原有的初始状态。粒子所经历吸能和泻能这一过程的两个阶段，就认为是粒子完成了一次能量的上涨和回落，简称粒子能量的一次涨落。粒子能量的一次涨落总会经历一段时间过程(哪怕很短)。

在中我们假设粒子在发射光子-1 后又吸收相同能量的光子，然后再辐射出光子-2;这一过程所经历的时间称为粒子能量的一次涨落(称为一个周期)，用符号T 表示。 在这个涨落周期内光子(在真空中)所运动的路程为CT, 即是：光子-1 和光子-2 之间的距离就称为一个涨落光程(为了直观，这里假定两份光子是在同一直线上)，用符号λ0 表示。

为了与经典理论相对应，便将涨落光程另名为涨落长度，光的涨落长度对照成经典概念的光波[5] 波长λ0 。 由于不同能量光子与实物粒子发生相互作用的涨落周期各异，因而涨落长度λ也不相同。显然，光子能量与涨落长度成为一一对应。涨落周期T 的倒数称为涨落频率(将光的涨落频率对照理解成经典概念光波频率), 用符号у表示, у = 1?T 。为此，作者将新旧概念对照列表：

显然，不同颜色(或称为能量)的光，它涨落一次的时间不相同，涨落光程也不相同。即是，光的涨落长度不相同。光子能量与涨落长度成为单值对应。

2 新建概念和观点

胡克参考球

当一份光子从粒子中辐射出去以后，作者假想，光量子是沿实物粒子的自旋切线方向辐射出去的，所以它离开粒子时刻就具有一速度C 。在科学史上，胡克()[6] 认为：光是由快的振动所组成， 可于刹那之间，或者说以非常大的速度，传播过任何距离;在均匀媒质中每一个振动都将产生一个圆球，这个圆球将恒稳地向外扩大。 胡克认为，光的行为如同声音在空气中的传播。 而现代研究认为，光是一种粒子，光子的运动方向是任意地自由取向， 即是：光子的运动方向有可能是OA、OB、OE 和 OF … 等方向的任意一个。 一份光子不可能同时射向两个或两个以上的几个方向，由于光子运动方向的不确定性，所以，作者为此设计一个数学模型半径为R = Ct 的参考球，并坚信它(光子)肯定会出现在这个圆球球面上的某一点，这个光子参考球如所示。

作为一个向外辐射能量(光子)的实物粒子O ，它不可能同时辐射出两份或两份以上的多份光子，因此，一个参考球的球面上就只有一份光子出现。由于它是不受我们的具体操控，也就不能确定它的具体方向，所以，它的运动方向是自由取向。经考证，最先提出扩散圆球概念的是胡克，作者构想的这个数学模型虽然与胡克所描述的物理意义大不相同，但提议将这个光子参考球命名为光子胡克参考球，简称为胡克参考球或胡克球。

惠更斯包络面

惠更斯()提出的包络面概念及惠更斯原理：波所到达的每一点都可以看作是新的波源，从这些点发出的波叫做子波;而新的波面就是这些子波在同一时刻所到达位置的包迹。 惠更斯所称的子波，其实应该理解成胡克提出的扩散圆球 [6] 。

但惠更斯原理对客观?物的描述是不准确的，比如，在真空中运动的光子，是以发射源为参考点的。它不是按照惠更斯包络面形式向外部空间扩散, 而是以胡克参考球方式向外部空间扩散，如所示。只有当这份光子被空间某一实物粒子完全吸收以后，又被完全辐射出去并产生了一个胡克圆球，实物粒子就是这个胡克参考球的中心。显然，包络面是由很多个胡克参考球包络而形成的，于是我们得到：

跟包络面相互作用的每一个质点，都可以看着是新的'发射源或扰动中心，从这些点发出的胡克球叫做次圆球; 而新的包迹就是这些次圆球在同一时刻所到达位置的重叠。

3 综述与讨论

早期的胡克和惠更斯理论说的都是一个一个脉冲，而不是具有一定波长的波列。后来，数学家欧勒(L. Euler,1707-1783)[5]认为, 光谱里每一种颜色必与某一定光波波长相对应。这就是最早提出波动光学的基本模式。不难看出，光波一词，是人为的一种假设。

虽然后来有实验支持，但本文作者应用胡克参考球模型和惠更斯包络面概念相结合，同样对光的干涉、衍射、折射、反射、偏振及全息[7-11]等实验结果作出了更合理的解释。

包络面的物理意义：作者对惠更斯包络面的分析，设有包络面从点O 以速度C 向四周扩散，已知t 时刻的包络面是半径为R1 的球面S1。 用惠更斯原理杨发成理论来求(t + T )时刻的包络面。S1 面上的各点都可以看作新的扰动源，它们在T 时间内发出半径为Ct 的胡克球，这些胡克参考球的包迹, 便成为新的包络面S2 和S3 ，并且S2 和S3的扩展方向相反(由于光子能量作用在粒子上的涨落时间非常小，在此处讨论可以忽略它)。

4 结论

在真空中，一份光粒子出现在以源点为中心、半径为光速与时间乘积的球面上，这个数学模型称为胡克参考球; 两个或两个以上的多个胡克参考球球面在同一时刻所到达位置的包迹，称著包络面。

参考文献

[1] I . Newton , Phil . Trans . No .80 (Feb .1672) , 3075 .

[2] A . Einstein , Ann .d . Physik . (4) .17 (1905) , 132 ;20 (1906) , 199 .

[3] Chong An Zhang, Wide Existence of Wave with the Non- Medium Transmission in the Nature, MatterRegularity 12 (3) 207-214 (2003).

[4] Chr . Huygens , Traite de La Lumiere , Brighton Press, 1690 .

[5] L. Euler, Opuscula varii argumenti, Berlin (1746), 169 .

[6] R . Hooke , Micrographia . (1665) , 47 .

[7] D. Gabor, Nature, 161(1948),777; Proc. Roy. Soc., A, 197(1949),454; Proc. Roy. Soc., B, 64(1951),449.

[8] D. Gabor, Rev. Mod. Phys., 28(1956), 260.

光的反射与折射是光在两种物质的分界面上传播方向发生改变的光学现象。它们之间存在着一些相同点和不同点，简要归纳如下：相同点：1、传播方向发生变化。光斜射入另一种物质时，在分界面处传播方向都发生改变。2、位居法线的同侧。反射光线、折射光线与对应的入射光线都在法线的两侧。3、三线共面。反射光线、折射光线与对应的入射光线和法线都在同一平面内。4、角的大小同时变化。反射角、折射角都随对应的入射角变化而变化，同时变大或同时变小。5、都能成像。光在两种物质分界面处发生反射和折射时都能成像。6、光路可逆。不论反射还是折射光路都时可逆的。不同点：1、在界面分布不同。反射光线与入射光线在界面的同侧，折射光线与入射光线却在界面的两侧。2、角大小不同。反射角等于入射角，折射角与入射角大小不（一定）相等（成某一函数关系）。3、方向不一定改变。光垂直入射两种物质界面时，反射光线方向改变，光反回原来的物质中。折射光线却进入另一种物质，方向不变。4、物像分布不同。反射时物像在界面的两侧。折射时物像在界面的同侧。5、物像的大小不同。反射时物像大小相同，折射时物像大小不同。6、光发生反射时不一定发生折射，但光反生折射同时（一般都）发生反射。一般会出画图题.根据半圆,直尺来画(当然要基于反射,折射定律),另外就是关于它们的概念题了.很少出大题的.

一、光的折射与反射

当光波从一种介质传播到另一种介质时，在两种介质的分界面上将发生反射及折射等现象，反射光按反射定律返回介质，折射光按折射定律进入另一介质中（图1-3-8）。

二、折射定律及折射率

如图1-3-9所示，设想一束平行光线倾斜射向两种介质的界面，R1、R2为该光束中两条代表光线。设i代表入射光与法线的夹角（入射角），γ代表折射光与法线的夹角（折射角）。设vi代表光波在入射介质（1）中的传播速度，以vγ代表光波在折射介质（2）中的传播速度。设在t1瞬间，入射光束的波前到达OG 面。根据惠更斯原理，波前OG 面上的每一点均可视为发射子波的新波源。当光线R1从O 点进入折射介质（2）时，光线R2仍在入射介质（1）中传播，在t2瞬间，R2到达界面M 点，R1已在折射介质（2）中传播了OS距离。 ，即R1从O点发出的子波已在折射介质中形成以OS为半径的一个半圆波面。从M 点向此半圆波面作一切线与波面相切于S点。MS为t2瞬间折射光束的波前，OS为折射光束的传播方向。

图1-3-8 光的反射与折射

图1-3-9 光的折射定律

图1-3-9中，

系统宝石学（第2版）

以（2）式除（1）式

系统宝石学（第2版）

因MG=vi（t2-t1）,OS=vγ（t2-t）1，代入（3）式得：

系统宝石学（第2版）

即

系统宝石学（第2版）

（4）式为折射定律，两种介质一定时，n为一个常数，称为第二介质（折射介质）相对第一介质（入射介质）的相对折射率；如果入射介质为真空（或空气），n值则为折射介质的绝对折射率。一般我们所指物质的折射率都是相对于真空（或空气）而言的，即其绝对折射率。

从上式可知，光波在介质中的传播速度愈大，该介质的折射率愈小；反之，光波在介质中的传播速度愈小，该介质的折射率愈大。即介质的折射率值与光波在该介质中的传播速度成反比（vi/vγ＝nγ/ni）

介质的折射率值与其组成成分、结构有关。在宝石学中，宝石折射率是反映宝石成分、晶体结构的非常重要的常数之一，是宝石种属鉴别的可靠依据。

三、光的全反射和漫反射

1.光的全反射及全反射临界角

根据折射定律，当光波由折射率较小的介质（光疏介质）射入折射率较大的介质（光密介质）时，其折射光线偏向法线，即vγ＜vi，相对折射率n> 1,sini/sinγ＞1,i＞γ。反之，当光波由折射率较大的介质射入折射率较小的介质时，其折射光线偏离法线，即vγ＞vi，相对折射率n< 1,sin i/sinγ< 1,i＜γ（图1-3-10）。

图1-3-10 光的全内反射

在图1-3-10中，S面为光密介质与光疏介质的分界面，O为总光源。从光源O发出OA、OB、OC、OD、OE一系列光波向S面入射。其中OA光垂直界面，i=0°，故γ＝0°，不发生折射，AA′光沿OA原方向射入光疏介质中。

随着光波入射角的加大，折射角势必不断增大，折射光线愈来愈偏离法线。当光线的入射角加大到一定程度时（如图中的OD光线），γ＝90°，相应的折射线DD ′将沿界面进行传播。如果光波的入射角继续增大（如图中的OE光线），γ＞90°，入射光不再发生折射，而是全部反射回入射介质中，且遵循反射定律，反射角＝入射角（i＝γ），这一现象称为光的全反射，与γ＝90°相应的入射角称为全反射临界角。

设图1-3-10中光疏介质的折射率为n1，光密介质的折射率为n2（n2> n1），全反射临界角为φ，将得出下式：

系统宝石学（第2版）

根据上式，如果光密介质的折射率值n2已知，便可根据全反射临界角计算出光疏介质的折射率值n1值。宝石用折射率仪就是根据全反射原理设计制成的。反之，当n2和n1值已知时，根据上式可以计算出全反射临界角的值。在宝石加工中，为了使刻面达到对光的全反射效果，可根据加工宝石的折射率值，通过上述关系式，计算出最佳的刻面角度。

2.光的漫反射

当一束平行光线照到理想抛光平面或镜面时，入射光的绝大部分，依反射定律沿同一方向被反射，且入射角与反射角相等，这种反射称为镜面反射。当一束光线照到物体凹凸不平的表面时，光沿着不同的方向发生反射，称为光的漫反射。这时每一个凹面或凸面都相对入射光构成了局部范围内的反射界面。无排列规律的众多反射界面使原本沿同一方向入射的光分解成无数个细小光束以不同反射角反射。当物体对入射光进行漫反射时，各反射方向的反射光亮度相当的点能连成一个正圆时，则该物体称为完全漫反射体。而一般情况下大多数物体在对入射光进行反射时既有镜面反射又有漫反射，而且镜面反射光强度大于漫反射光强度。