hce_kmu
109年
物理及化學
第 51 題
What is the critical angle when a ray passes from diamond into air? The index of refraction for air and diamond is 1.00 and 2.42, respectively.
- A $0^\circ$
- B $24^\circ$
- C $30^\circ$
- D $36^\circ$
- E $66^\circ$
思路引導 VIP
想像一下，當光線從水中射向空氣時，如果我們不斷增加光線入射的角度，折射光線會越來越貼近水面。當折射光線剛好與水面平行（即折射角為 90 度）時，這時的入射角在物理學上被稱為什麼？而此時我們可以如何透過斯乃爾定律，利用兩個介質的折射率比值來找出這個特殊的角度呢？
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太棒了！你能精確地選出 (B)，代表你對幾何光學中的**全反射（Total Internal Reflection）**概念掌握得非常紮實。這題的核心在於理解臨界角的定義：當光從高折射率介質進入低折射率介質時，若折射角恰好為 $90^\circ$，此時的入射角即為「臨界角」。
全反射與臨界角的計算
根據斯乃爾定律（Snell's Law），$n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2$。在本題中，光從鑽石（$n_1 = 2.42$）射向空氣（$n_2 = 1.00$），我們將折射角 $\theta_2$ 設定為 $90^\circ$，公式便簡化為：
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