全内反射：临界角

1·预测

光从较密介质（如玻璃）射向较疏介质（如空气）时，若入射角足够陡，可能会完全反射而不折射出去。折射率更高的玻璃，其临界角是更小还是更大？

• 折射率更高的玻璃临界角更大。
• 临界角不取决于玻璃的折射率。
• 折射率更高的玻璃临界角更小——全反射更容易发生。

2·设置

1. 打开 tir 预设并按重置。光从玻璃传播到空气中(n₂ = 1.0 固定)。
2. 启用临界角读数。
3. 设置每次试验的玻璃折射率并记录临界角。

3·收集数据

针对三次试验，绘制临界角θ_c（y轴）相对1/n₁（x轴）的关系图。

4·分析

1. 对于一项试验，使用 n₂ = 1.0 计算 θ_c = asin(n₂/n₁) 。与表比较。
2. 请解释为什么折射率更高的玻璃（更强烈地弯折光线）会有更小的临界角——全反射会在更宽的入射角范围内发生。

5·扩展

1. 光纤依靠全反射将光困在高折射率的玻璃芯中，使其几乎无损耗地沿光纤长度反弹前进。请解释为什么光纤电缆制造商要使用被低折射率包层包围的高折射率玻璃芯。
2. 钻石具有异常高的折射率（约2.42），使其临界角非常小（约24°）。请解释为什么这使得切工优良的钻石会灿烂闪耀——从顶部进入的光在离开之前往往会经历多次全反射。

这个实验背后的物理原理

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