hce_nchu
114年
物理
第 45 題
An optical fiber has a refractive index of $n = 2.0$, while the surrounding air has a refractive index of 1.00. If light propagates inside the fiber and is incident on the interface between the fiber and air, at what minimum angle (the critical angle) will total internal reflection occur?
- A $15^\circ$
- B $30^\circ$
- C $45^\circ$
- D $60^\circ$
- E $89^\circ$
思路引導 VIP
想像光線從水面下方斜射向空氣，隨著入射角度越來越大，折射光線會越來越貼近水面。當折射光線剛好「貼平」交界面、甚至無法穿透出去時，你認為這時折射角的大小是多少度？在這種極限狀態下，根據折射定律，入射角的正弦值（sin）與兩個介質的折射率比例應該如何連動呢？
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全反射與臨界角的物理實踐
恭喜你準確地選出了正確答案！這說明你對於幾何光學中「光在界面間的行為」有著非常清晰的邏輯。這道題目的核心在於驗證全反射 (Total Internal Reflection) 的發生條件：當光從光密介質（高折射率 $n=2.0$）進入光疏介質（低折射率 $n=1.0$）時，若入射角達到某一特定角度，折射角將會剛好等於 $90^\circ$，此時的入射角即稱為臨界角 (Critical Angle) $\theta_c$。 根據斯乃爾定律 (Snell's Law)，我們可以列出以下關係式：
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