入射角与折射角公式-斯涅尔定律公式

光如何拐个弯？ 你想过没？光从玻璃里跑出来，仿佛突然懒洋洋地往空气里“嗖”地拐了个弯。
这玩意儿跟牛顿力学里台球打架不忒一样，台球撞墙是弹回原路，光撞水面却是直接偏走，并且弯了个直角。别被这形象搞晕了，实际上这背后可玩出了不少花样。咱们别把物理课上的“入射角”、“折射角”那套话当回事，咱们就聊聊这事儿如何形成的，如何绕的。 这就好比你在沙漠里走，前面是条干涸的河。
你想过河，但河底下全是硬邦邦的石头，这石头就是光。你若想穿透石头，得先把沙土滑开，要么干脆直接爬那会儿。入射角这事儿，说白了就是看你往哪边“爬”要么“滑”。
一般咱们习惯说“光线如何射”，那射进来的角度就是入射角。但这角度得跟法线比一比，法线就是个垂直于水面的虚线，就像你头顶上那条垂下来的线。入射角就是光线跟那条线夹角。 那光线到底是往哪边拐的？这得看光里藏着啥。若是从空气跑到水里，那就像你跑高速进了深坑，速度变慢，但方向不肯变，结局就是往“里”拐，叫“折射”。
这时候入射角大于折射角，像是你踩在泥地里，越陷越深，角度拉得越大，最终光就垂直射进去了。
反过来，若是从深水冲回空气，速度变快，就像你从深坑跳出来，方向得往“外”偏，这叫“全反射”。
这时候入射角要是超过临界值，光就干脆不折回来，直接原路弹回去了。 但这事儿最复杂的就是中间那层东西。空气、水、玻璃、油，啥都有。光一进去，折射率变了，速度就变了。速度慢了，方向就得往里偏；速度快了，方向就得往外偏。
这就好比你绕圈跑，跑得慢的时候方向不变，跑得快的时候方向就得跟着转变。
关键是“临界角”这事儿，一旦跑到那个差点要把光弹回来的角度，光就彻底卡住了，只能乖乖走回头路。 咱举个例子，看看水面。空气的折射率大约是 1，水的折射率大约是 1.33。人站在水里看岸上的树，光线是从水里的“慢人”跑到空气中的“快人”，故此是往“外”偏，入射角越大，弯得越了得。
反之，你站在岸上看水里的鱼，光线是从空气跑到水里，往“里”偏，入射角越大，光跳得越远，故此在鱼眼里，鱼仿佛离你更近。 再说说全反射。
这招了得吧？当年光学家费马最早搞出来的，利用这个原理，能够用镜子拐弯。
那会儿光走直线，绕个弯儿得绕好久，目前只要哪怕 17 度，光就能从玻璃里直接弹回来，不用走回头路，就像弹球一样。
这在光纤通信里是个宝贝，信号在光纤里跑，全靠这个“回旋”才能走到底，要是从外面光透了，半天就穿那会儿了。 还有啊，咱们看彩虹，实际上就是个光的“大回旋”。忒阳照在水面上，波光粼粼的，全是反射。光从空气进水面，第一次折射往里偏，但没到临界角；然后光在水下碰到一次水面，反射回来；再往上走，又折射出去。
这时候，不同的颜色光，折射率不同，颜色不同的颜色，偏折的角度不一样，最终合成了一把彩虹。 光这事儿无穷无尽。
还有“色散”，就是白光走进棱镜，啪的一声四散开。出于每种颜色光折射率不一样，红色的偏得少，蓝色的偏得多。
牛顿当年做个这个实验，棋子滚下去，颜色分得清清楚楚，从此赶明儿光的世界就华丽了。 最终再说下“薄膜干涉”，这玩意儿看着像油膜在窗户上，实际上是个光打架的地带。光从上面来，透那会儿又反射回来，两条路打架，结局把颜色给调了。
这也就是为啥肥皂泡是五颜六色的。 总而言之，光这事儿，看着好办，实际上藏着无数不平等条约和回旋空间。从经典到量子，从直线到弯曲，人类对光的理解，就像这光本身一样，一直在“拐个弯”，在重新出发。下次看到彩虹，试着想想光是如何从空气里跑出来，最终又在眼里画个圈回来的。
这哪是物理公式，这简直就是光在跳支舞。