全內反射：臨界角

1·預測

光從較密介質（如玻璃）射向較疏介質（如空氣）時，若入射角足夠陡，可能會完全反射而不折射出去。折射率更高的玻璃，其臨界角是更小還是更大？

• 折射率更高的玻璃臨界角更大。
• 臨界角不取決於玻璃的折射率。
• 折射率更高的玻璃臨界角更小——全反射更容易發生。

2·設定

1. 開啟 tir 預設並按重設。光從玻璃傳播到空氣中(n₂ = 1.0 固定)。
2. 啟用臨界角讀數。
3. 設定每次試驗的玻璃折射率並記錄臨界角。

3·收集數據

針對三次試驗，繪製臨界角θ_c（Y軸）相對1/n₁（x軸）的關係圖。

4·分析

1. 對於一項試驗，使用 n₂ = 1.0 計算 θ_c = asin(n₂/n₁) 。與表比較。
2. 請解釋為什麼折射率更高的玻璃（更強烈地彎折光線）會有更小的臨界角——全反射會在更寬的入射角範圍內發生。

5·擴展

1. 光纖依靠全反射將光困在高折射率的玻璃芯中，使其幾乎無損耗地沿光纖長度反彈前進。請解釋為什麼光纖電纜製造商要使用被低折射率包層包圍的高折射率玻璃芯。
2. 鑽石具有異常高的折射率（約2.42），使其臨界角非常小（約24°）。請解釋為什麼這使得切工優良的鑽石會燦爛閃耀——從頂部進入的光在離開之前往往會經歷多次全反射。

這個實驗背後的物理原理

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