光的折射 (Optics: Refraction)
📚 Crescent Education 物理(Physics) 補習核心概念🌙
本單元全面解析光學的核心現象：光的折射 (Refraction)。探討光在不同介質中傳播時的速度變化、DSE 必考的 斯涅爾定律 (Snell’s Law)，以及常令學生混淆的 實深與視深 (Real depth and Apparent depth) 和 色散 (Dispersion) 🚀
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折射與斯涅爾定律 Refraction
光速變化與介質密度的關係📖 折射 全圖解精華筆記 (Notes & Strategies)
🌊 1. 什麼是折射？ (What is Refraction?)
- 當光線由一種透明介質進入另一種介質時，傳播 方向會發生改變。
- 根本原因： 光在不同介質中的 傳播速度不同 (Change in speed)。
Shopping Cart Analogy:從平滑地磚傾右斜推上粗糙地毯時，左輪子先減速，車頭自然轉左，完美對應光線折射 ദ്ദി ˉ͈̀꒳ˉ͈́ )✧
📜 2. 折射定律與折射率 (Laws of Refraction)
- 入射光、折射光以及法線 全部處於同一個平面上 (Lie in the same plane)。
- 入射角 (i) 的正弦與折射角 (r) 的正弦之比，永遠是一個 常數 (Constant)。
⚖️ 3. 光疏 vs 光密介質 (Less Dense vs Denser Medium)
🧮 4. 斯涅爾定律 (Snell’s Law)
θ₁ = 介質 1 中的角度 (與法線 Normal 的夾角)
n₂ = 介質 2 的折射率 (Refractive index of medium 2)
θ₂ = 介質 2 中的角度 (與法線 Normal 的夾角)
⬛ 5. 穿過平行玻璃磚 (Rectangular Block)
- ❶ 第一次折射（進入玻璃）： 光從空氣入玻璃（光疏 less dense ➔ 光密 denser），速度變慢，偏向法線 (Bends away from normal)。
- ❷ 第二次折射（離開玻璃）： 光從玻璃出空氣（光密 denser ➔ 光疏 less dense），速度變快，偏離法線 (Bends towards normal)。
- ❸ 側向位移 (Lateral displacement)： 上下介面平行使得出射角等於入射角。出射光與入射光 互相平行，只是整體被平移了。
🐟 6. 實深與視深 (Real Depth & Apparent Depth)
泳池的視深永遠 小於 實深！大腦以為光是直線傳播，所以會沿著折射光線的延長線，看到一個較淺的虛像 (Virtual image)。
💡 老師解惑： 雖然在物理學上，此公式嚴格適用於垂直觀察，但 在 DSE 及中學考試中，除非題目另有指定，否則也可直接使用此公式來計算。
🌈 7. 光的色散 (Dispersion of Light)
- 白光的秘密： 其實白光 (White light) 並不是單一頻率的光，而是由不同顏色的光（如紅到紫）混合而成的綜合光譜！
- 所有顏色的光在空氣中速度一樣，但進入玻璃後，它們的波長不同導致傳播速度不同 (Different speeds in glass)，因而被分離開來。
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🎮 8. 互動模擬：光速與折射方向 (Interactive Simulation)
🌙弦月教育導師為了讓大家親自感受「變快」和「變慢」的差別，我們把上半部的 介質 1 (medium 1) 預設為 玻璃 (glass) (n=1.5)。
請試著拉動滑桿，改變下半部 介質 2 (medium 2) 的折射率 (refractive index) (n₂)，觀察折射線(refracted ray)的神奇變化ദ്ദി ˉ͈̀꒳ˉ͈́ )✧
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