关于此实验
将一束光线射向两种透明介质之间的界面。调整角度和折射率，比较反射、折射和全内反射。两个角度均从法线测量，法线是垂直于界面的直线。光线的宽度示意光功率，数值读数则显示计算得出的比例。
学习目标
- 在平面界面处应用反射定律和斯涅尔定律
- 预测透射光线会向法线偏折还是远离法线
- 确定临界角以及发生全内反射的条件
使用方法
- 1设置玻璃上方为空气，并增大入射角。比较入射角和折射角。
- 2交换两种介质。观察折射光线如何远离法线。
- 3选择全内反射预设，然后逐渐减小角度，直到低于临界角。
- 4将两个折射率设为相同。检查光线方向和反射功率。
模型
假设
- 两种介质均为均匀、各向同性、非磁性且透明，不存在吸收。
- 界面是平坦的，且远大于波长。忽略衍射和表面粗糙度。
- 折射率为实数，且与波长无关。菲涅耳功率分数假设入射光为非偏振光。
在课堂上试试这个实验
- Q1光从空气进入玻璃时，为什么不存在临界角？
- Q2对于折射率为 1.50 的玻璃到空气的情况，估算临界角并检验你的估算。
- Q3在垂直入射时，折射角为零是否意味着反射功率也为零？
常见问题
既然发生了折射，为什么仍然会有反射光线？
在折射率不同的介质交界面上，入射功率通常会有一部分被反射，另一部分被透射。菲涅耳方程决定这两部分的比例。
恰好处于临界角时会发生什么？
极限透射方向沿界面延伸，与法线成90度。对于无损边界，法线方向的透射功率趋近于零。在此模型中，超过临界角后不存在传播的透射光线。