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光學 標題:波行進至兩介質介面時的行為 -- 反射與折射
1:黃福坤(研究所)張貼:2004-02-01 17:30:00:
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波行進至兩介質介面時的行為 -- 反射與折射

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在行進時, 可將 波前上 每一點視為一新的波源.

    當波前抵達介面邊緣時, 介面上每一點 亦可視為一新波源.

    (例如:介面上分子的電子 受電磁波電場的影響而振盪,

      產生相同頻率的電磁波 即彈性散射)
    此波在兩不同介質中 傳輸速率並不相同,
      這些新波源 相加後, 分別形成 反射波與折射波.
本程式讓你觀看波在介面邊界附近傳播的行為 --- 反射波與折射波的產生

如何調整參數:

    1. 上下兩區域分別代表不同介質.

    2. 以滑鼠於左上方黑點按下後, 左右拖動滑鼠可改變光束線的入射角.

    3. 於上方空格處可填入相對折射率 ( n2/n1 也等於 波速比值 v1/v2 )

    4. Slower 及 Faster 可調整波行進的速率.

    5. 注意觀看波前抵達介面時的行為. (可調慢一點)

    6. 時間暫停:

      1. 按滑鼠左鍵暫停, 放開後繼續

      2. 按滑鼠右鍵暫停,需再按下一次才會繼續

      3. 如果先按滑鼠右鍵, 再按滑鼠左鍵會 ...? 試一試吧!


 


    以光的行進為例:以 500nm 的電磁波而言,

    在 STP 情況下 以波長為邊的正立方體積內的分子約有 106

      ( 比起上面程式中光束範圍內,示意的 11個多很多)
    這些新波源所產生的波相互疊加後, 形成反射光與折射光.
      (其餘角度大多相互抵銷)
介質 真空 玻璃 鑽石
折射率 1.0 1.333
1.5
2.417
    以聲波為例:
介質 空氣 水蒸汽
速率m/s 331.45 401 1493 5104
    聲音在空氣與水中速率的比值約 0.23 倍(相對折射率),

    因此聲波進入水中後, 折射角很大.

    (只有當入射角小於12.8度時, 才不會全反射--).

    而且折射率相差越多, 反射波相對強度越大.

    因此在水中較不易聽見水面上人們說話的聲音.


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2:黃福坤(研究所)張貼:2008-07-05 10:33:36: [回應上一篇]
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3:呂禾凱 (高中職)張貼:2009-07-12 13:32:58: [回應上一篇]

我發現,光的折射,似乎只要n2/n1大於0.7,就會進入全反射喔!

 


4:黃福坤(研究所)張貼:2009-07-12 15:40:27: [回應上一篇]

光的折射定律 $n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2$
而 $\sin\theta\le 1$, $\sin\theta_1=\tfrac{n_2}{n_1}\sin\theta_2\le \tfrac{n_2}{n_1}$
相等時 就是臨界角 所以 $\theta_1\le sin^{-1}\tfrac{n_2}{n_1}$

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