國立中央大學物理演示實驗 NCU Physics Demonstration Lab

光線折射

Snell's law

目的

觀察光經過不同介質界面時的折射現象。

實驗

實驗裝置:雷射,具角度刻度的半圓形透明水槽。

  1. 將雷射光從空氣中打入裝水的半圓形水槽,改變入射角,觀察光線入射與折射的角度變化。

    實驗演示

    ×實驗演示

  2. 將雷射光從下方圓形水槽入射,改變入射角,觀察光線入射與折射的角度變化。
  3. 更換不同液體裝入槽中,觀察實驗結果。

原理思考

  1. 光經過不同介質界面時為何會折射?
  2. 光的方向由折射率大的介質進入折射率小的介質會偏向界面,入射角度夠大的話,折射角將等於90度,此入射角即發生全反射的臨界角,此時能量如何傳遞?

原理探究

×原理探究


  1. 光在不同介質中行進的速度不同,v=f\lambda= \frac{1}{\sqrt{{\mu}{\epsilon}}},在頻率相同的條件下,波長因而不同。斜向入射時角度偏折將保持波在界面上的相位相同。
  2. 除了反射波外,折射能量將沿著界面傳遞,在界面兩邊呈指數衰減,即所謂表面波(surface wave)。

討論

  1. 光經過不同介質界面折射時也有反射發生嗎?
  2. 光由折射率大的介質進入折射率小的介質,若入射角比發生全反射的臨界角還大時,能量如何傳遞?
  3. 討論光纖傳輸原理。
  4. 折射的路徑是光走最短路徑嗎?物理如何解釋?

關於實驗

雷射筆可做光源。

參考資料

  1. 普通物理教科書

指導老師

陳泰利

撰稿

陳泰利