折射與全反射

調整入射角與兩介質折射率，觀察折射與反射光線；當光從密介質射向疏介質，找出臨界角、看全反射如何鎖住光線——光纖的原理。

t = 0.00 s

折射角對入射角（紅點＝目前；曲線中斷＝全反射區）

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後，按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

入射角 θ₁

介質 1 折射率 n₁（上方，入射側）

介質 2 折射率 n₂（下方）

常見組合

光線量測

折射角 θ₂

— °

狀態

—

臨界角 θc（n₁＞n₂ 才存在）

— °

光速 v₁・v₂（×10⁸ m/s）

—

實驗任務

驗證司乃耳定律：空氣→水，記錄五組不同入射角的數據。下載 CSV 計算每列的 sinθ₁／sinθ₂——是不是都等於 n₂／n₁＝1.33？
找臨界角：切到「水→空氣」，慢慢加大入射角，折射光去了哪裡？記下剛好消失的角度，和理論值 sin⁻¹(1/1.33)≈48.8° 比較。
光纖原理：玻璃→空氣時臨界角是幾度？解釋為什麼光纖裡的光以大角度射向側壁時會一路被「鎖」在纖芯裡前進。
可逆性：比較「空氣→水、θ₁＝40°」與「水→空氣、θ₁＝（前者的 θ₂）」兩種設定——光路是不是互為倒轉？為什麼從來不會「從疏介質入射發生全反射」？

模型與假設

司乃耳定律：n₁·sinθ₁＝n₂·sinθ₂；當 n₁＞n₂ 且 θ₁＞θc＝sin⁻¹(n₂/n₁) 時無折射解，發生全反射。
介質中光速：v＝c/n（c＝3×10⁸ m/s）。
畫面：反射光恆存在（亮度示意部分反射）；全反射時反射光全亮。光線粗細與亮度為定性示意，未依 Fresnel 方程計算精確比例。

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2

32.3%

140.05

82.02%

62,201

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