物理 / 光學

Snell定律計算機:折射與臨界角

根據兩種介質的折射率和入射角,計算光線彎折的程度,找出全反射的臨界角,還能從清單中選擇水、玻璃和鑽石等常見介質。

Snell定律計算機:折射與臨界角: n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂可用來計算折射角。光線從空氣進入水中時,以30°入射會折射成22.04°,並朝向法線彎折。反過來,光線從水中射向空氣時,超過48.63°臨界角的光線完全無法離開水面,會反射回水中,這就是全反射。 全程在瀏覽器中於本機執行,檔案不會上傳至伺服器。

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Snell定律計算機本機處理

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折射角22.04°偏向法線
臨界角無光線以任何角度進入較密介質

光線進入折射率不同的材料時會改變方向:n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂,其中角度是從法線量起,法線是與表面垂直的直線。進入較密介質時,光線會偏向法線;進入較疏介質時,光線會偏離法線,超過臨界角後則完全無法離開,這就是光纖傳光和鑽石閃耀的原理。這些折射率適用於黃光,且會隨顏色略有變化。

光纖

玻璃光纖的核心折射率略高於包層,因此光線以超過臨界角的角度射向界面時會發生全反射,並以很小的損耗沿著光纖傳遞數公里。

預設值

水為1.333、皇冠玻璃為1.52、壓克力為1.49、鑽石為2.417,這些是鈉黃光的標準值;實際樣本會因溫度與成分而略有不同。若要計算對焦而非折射,請使用透鏡公式計算機,找出影像形成的位置。

使用方式

  1. 選擇或輸入兩種介質的折射率。
  2. 輸入或拖曳入射角;角度以法線為基準測量。
  3. 查看折射角和臨界角,以及示意圖。

隱私與限制

所有計算都在您的瀏覽器中完成。

相關工具

常見問題

什麼是法線?

法線是與光線入射表面垂直的線;所有角度都是以法線為基準測量,而不是以表面為基準。

鑽石為什麼會閃閃發光?

鑽石的折射率為2.42,臨界角只有24.4°,因此進入鑽石的光線會在內部多次反射,之後才逸出。

折射率為什麼會隨顏色改變?

大多數介質使藍光比紅光彎折得更多,這也是三稜鏡能將白光分解成光譜的原因;這些預設值適用於589 nm的黃光。

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