光路实验

移动一束平行光,探索七种折射与反射。

光束设置

1–10 支激光笔始终平行排列,拖动时整组联动。也可用滑块或方向键微调。

入射光折射光反射光辅助线
01

凸透镜

上下移动平行光,看看光线如何向主光轴靠拢。

折射 · 会聚
凸透镜 · 拖动激光笔上下移动主光轴拖动整组激光笔;方向键微调激光笔拖动激光笔上下移动
02

凹透镜

让光线经过中间薄、边缘厚的透镜。

折射 · 发散
凹透镜 · 拖动激光笔上下移动主光轴拖动整组激光笔;方向键微调激光笔拖动激光笔上下移动
03

凸透镜 + 凹透镜

先经过凸透镜,再经过凹透镜,跟随每一次转折。

两次穿越 · 四次折射
凸透镜 + 凹透镜 · 拖动激光笔上下移动主光轴拖动整组激光笔;方向键微调激光笔拖动激光笔上下移动
04

平行镜片

绕镜片中心摆动激光笔,比较入射与出射方向。

折射 · 侧向位移
平行镜片 · 拖动激光笔绕中心摆动主光轴拖动整组激光笔;方向键微调激光笔摆动中心拖动激光笔绕中心摆动
05

凸面镜

观察平行光在向外鼓起的镜面上反射。

反射 · 发散
凸面镜 · 拖动激光笔绕中心摆动主光轴拖动整组激光笔;方向键微调激光笔摆动中心拖动激光笔绕中心摆动
06

凹面镜

把一组平行光送入向内凹陷的镜面。

反射 · 会聚
凹面镜 · 拖动激光笔绕中心摆动主光轴拖动整组激光笔;方向键微调激光笔摆动中心拖动激光笔绕中心摆动
07

漫反射

同一组平行光,遇上朝向各异的微小镜面。

局部反射 · 整体散开
漫反射 · 拖动激光笔绕中心摆动主光轴拖动整组激光笔;方向键微调激光笔摆动中心拖动激光笔绕中心摆动
说明 +

前三个实验让激光笔水平向右发光,并上下移动整组光束;后四个实验让整组激光笔绕器件中心摆动。激光笔之间始终平行,数量设置对全部实验生效。

透镜和镜片按真实表面逐次计算折射,空气折射率为 1,玻璃为 1.5。凸、凹透镜为球面透镜,曲面镜为球面镜;近轴光线在焦点附近会聚或看似从虚焦点发出,边缘光线存在球差。

虚焦点的反向延长线以虚线表示,不是实际光路;平行镜片的虚线表示原入射方向,方便比较侧向位移。开启法线后,可观察每次折射或反射处的表面朝向。

漫反射使用固定的凹凸表面,各处按局部法线反射。光线超出有限镜片边缘时继续直线传播。本实验为二维几何光学模型,不包含衍射、干涉及部分反射的光强分配。

原理参考:OpenStax · Snell · OpenStax · Mirrors