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112年
物理
第 49 題
下列何種情形可能發生全反射？
- A 光在行進中遇到狹縫
- B 光在行進中遇到障礙物
- C 光由光密介質進入光疏介質
- D 光由光疏介質進入光密介質
思路引導 VIP
請試著回想折射定律的現象：當光線從一個介質進入另一個介質時，如果要讓折射光線「遠離法線」，直到折射角大到足以貼平界面甚至無法穿透出去，那麼光線應該是從「光速較慢」的環境進入「光速較快」的環境，還是相反呢？這與介質的「疏密」性質有什麼樣的對應關係？
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AI 詳解
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太棒了！你能準確選出 (C)，代表你對幾何光學中全反射的核心條件掌握得非常紮實。全反射的發生必須滿足兩個關鍵前提：一是光線必須由折射率大的介質（光密）進入折射率小的介質（光疏），此時折射角會大於入射角；二是入射角必須大於臨界角 $\theta_c$。
光路特性的關鍵判斷
在光密進入光疏的過程中，根據斯乃爾定律（Snell's Law）：$n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2$，當 $n_1 > n_2$ 時，$\theta_2$ 必定大於 $\theta_1$。隨著入射角增加，折射光會越來越偏離法線，直到折射角達到 $90^\circ$ 並進入全反射狀態。這道題目雖然屬於基礎觀念題，但其鑑別度在於測驗學生是否混淆了光的行進方向。你能避開 (D) 選項的誘惑，說明你清楚理解只有在「試圖偏離法線」的情況下，光線才有可能被「折回」原介質。這類題目是理解光纖通訊或稜鏡反射原理的重要基石。