光的折射
光進入另一種介質時，為什麼會改變方向？
用介面、法線、角度和折射率預測光線偏折，並探索全反射出現的條件。
學習目標
- 從法線測量入射角和折射角。
- 根據兩側折射率預測偏向或偏離法線。
- 說明全反射需要的傳播方向和角度條件。
開始前
- 會讀角度並認識垂線。
- 知道光在均勻介質中可用直線光線表示。
互動科學實驗
- 1介面
- 2傳播方向
- 3折射率
- 4全反射
正在準備互動模型…
正在準備互動模型…
定性教學模型：數值和圖示用於比較趨勢，並非精密測量。
邊觀察，邊解釋
依次完成四步。按鈕會把互動模型切換到對應觀察狀態。
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介面分隔兩種介質；法線在入射點與介面垂直。所有角度都從法線量起，而不是從介面量起。
你的任務: 指出介面、入射點和法線，再把入射角調到 0°。
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進入折射率更高的介質時，光線向法線偏；進入折射率更低的介質時，光線偏離法線。沿法線入射則不改變方向。
你的任務: 先預測從空氣進入玻璃的方向，再運行模型核對。
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斯涅爾定律 n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ 連接兩側折射率和兩個角；這裡的 θ 都是相對法線的角。
你的任務: 改變入射角，記錄折射角；檢查二者是否簡單相差一個固定數。
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從高折射率介質射向低折射率介質時，入射角超過臨界角便沒有透射折射光線，出現全反射。
你的任務: 反轉介質方向並增大角度，找出折射光線剛好消失的附近。
把現象連成解釋
方向改變來自速度改變
光跨過介面時速度改變。斜著入射時，波前一側先改變速度，使傳播方向改變；頻率由光源決定並保持不變，波長隨速度改變。
「更密」要說清楚
折射率描述光在介質中的傳播，不等同於質量密度。預測偏折應比較折射率，而不能只憑材料「沉不沉」。
檢查理解
可列印學習單
先獨立完成練習頁；答案和解釋在獨立一頁。
物理
光的折射
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光進入另一種介質時，為什麼會改變方向？
- 入射角應該從哪條線量起？
- 光從空氣斜射入折射率更高的玻璃，折射光線通常怎樣偏？
- 全反射可能在哪種情況下發生？
解答頁
光的折射
- 法線
入射角是入射光線與入射點法線之間的角。
- 向法線偏
進入折射率更高、光速更低的介質時，折射角小於入射角。
- 從高折射率到低折射率，且角度超過臨界角
全反射要求光由高折射率介質射向低折射率介質，並且入射角大於臨界角。