光的全反射现象
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光學原理
光的反射
• 射向鏡面的光線為 入射線，反射出來 的光線稱為反射線。 • 法線是入射線與反 射線交點處與反射 面（鏡面）垂直的 線。 • 入射線與法線的夾 角稱為入射角。 • 反射線與法線的夾 角稱為反射角。
光的折射
(n1sinq1=n2sinq2)
• 反射波滿足反射定律： 入射角=反射角。 • 折射現象則起源於波 在不同介質內不同的 行進速率。如右圖， 抵達A處的波前已經 準備進入新介質，而 B處的波前仍然在原 介質中行進。 • 由於不同介質內行進 速率不同，經過Δt 時 間，當B處波前抵達 介面邊界D點時，A 處波前已經行進至E 點。
海市蜃樓發生時，光線所走的路徑。
彩虹的形成
• 當太陽所在天空中行進遇到細小的水滴時，極 少部份的光線會反射回空氣中，大部份光線會 折射進入水滴內。由於不同『顏色』的光線在 水滴表面折射時偏向的程度不同， 於是水滴 內不同顏色的光線便被稍微分開。當光線第二 次遇到水滴與空氣的邊界時，大部份的光線會 很快又折射出去。直到第三次遇到水滴與空氣 的邊界。此時大部份被折射出去的光線， 因 為經過兩次折射不同顏色的光線分得更開， 有可能會形成我們所看到的「虹」。
• 至於少部份又被反射回水滴內的光線， 第四 次遇到水滴與空氣的邊界時，依然大部份會被 折射出去。 這些光線因為射向天空，因此在 地面上的人並無法看到。但是另一束從水滴下 方射入的光線，經過「折射-反射-反射-折射」 的歷程後便會射向地面。 這些分散的光束很 可能形成所看到的「霓」。
Leabharlann Baidu的全反射現象
光的色散
• 不同頻率的色光相對於介質的折射率並不相同， 太陽光本身包含有不同顏色（頻率）的色光。 • 因此太陽光產生折射時，不同顏色的光線因折射 角不同 而分開，於是形成色散現象，如下圖！
海市蜃樓的成因
• 如圖顯示海市蜃樓發生時，光線所走的路徑。假 設有個綠洲，它在 A 點發出的光線被空氣折射， 走一條彎彎的路徑。在 B 點，光線發生全內發 射，使光線往上走。之後，光線再次被空氣折射， 最後光線會進入站在 C 點那觀測者的眼睛，使 他形成錯覺，誤以為綠洲很接近他呢！很久以前， 人類便發現了全內反射，更把這個現象加以應用， 例如光纖、單鏡反光照相機和雙筒望遠鏡都應用 了全內反射的原理。
當光由較密的介質 (折射率 n 值較大者 n1 ) 射入較 疏的介質 (折射率 n 值較小者 n2) 時， θ2 會大於 θ1 ， 雖然入射角 θ1 可能是介於法線和介面間的任何角 度 (0 ≦ θ1 ≦ 900) ， 然而折射角 θ2 達到 90 度後， 無法呈現光進入較疏介質的折射情形而全部反射 回原入射的較密介質中， 波的這種現象就稱之為 「全反射 」。
白熾燈的發光原理
• 燈絲置於真空或注有 惰性氣體之玻璃泡中， 燈絲兩端經引出線接 於燈帽上，另一端接 於底部的圓板，以錫 焊接，燈絲以鉬金屬 製成之吊線支撐。 • 特性：當施加的電壓 超過其額定電壓時， 電壓愈高，燈泡亮度 愈亮，但使用壽命減 少；若施加的電壓愈 低，燈泡亮度愈弱， 但使用壽命延長。
日光燈之發光原理
• 燈管內之燈絲通以電流供給大量自由電子， 在啟動器產生瞬間高壓，以推動電子高速 移動，產生放電。當放電瞬間立即將燈管 兩端之電壓降低，並切斷燈絲之電流。
日光燈的附屬裝置
• 啟動器：係將小玻璃泡抽真空後注入小量之氦、 氖、氫等氣體，並裝上突有氧化鋇的雙金屬片及 一個固定電極而成。日光燈未啟動前兩電極是分 開的，當啟動日光燈時，外加電壓施於兩電極間 即產生發光放電，其產生之熱量使雙金屬之可動 電極伸展，與固定電極接觸。 • 安定器：在日光燈啟動瞬間產生高壓使燈管點亮， 當燈管亮後可限制燈管電流，避免燈管燒毀。
發光二極體(LED)
發光二極體正如它的名稱所示，當它受 激時可對外發出可見光。發光二極體並非 以鍺或矽所製造，通常係以砷磷化鎵或磷 化鎵所製成。因所用於製造的材料不同， 則其放射光的波長也不同，顏色自然不同。 由砷磷化鎵發出的為紅色光 ，而磷化鎵 則在黃色與綠色之間。LED主要應用為指 示燈與顯示器，其符號及常 見的 LED 如 下圖:
電漿球點亮日光燈
• 電漿球為使用變壓 器產生高頻且高壓 的電壓，使得球內 低壓氣體產生放電 火花，因在表面有 很強的電場，能激 發日光燈內的氣體， 產生放電現象。 • 人體具有接地效果， 所以日光燈管會亮 的部分，只有電漿 球和手之間。
電漿球的迷思
• 電漿球內充填著低 壓的惰性氣體，中 央金屬球接上高電 壓，通常是高頻交 流電或高頻脈衝式 直流電，其電壓高 達數千至一萬伏特， 頻率則可能高達數 十千赫，但電流小， 可能小到一毫安培 以下，因電流小， 人體不會有電擊的 感覺。
電漿球的顏色
• 電漿球內填充的氣體為氪或氙與氖的混合 氣體，氪、氙使球內的光看起來比較像閃 電的形狀，而非氣流形狀。電漿球通電時， 在中心金屬球與玻璃外殼之間會有電流通 過，帶電粒子撞擊到球內氣體時，會發出 各種顏色的光線，這一點和霓虹燈（氖燈） 非常類似。球內填充的氣體種類不同，光 線的顏色也不同，例如： 氦－淡黃到橙； 氖－暗紅到橙；氮－白或粉紅或橙；氬－ 紫；氪－白或灰，低壓時綠；氙－藍白或 藍灰 除氣體種類外，電流大小及球內氣 壓也會影響電漿球發出的顏色。
光的反射
• 射向鏡面的光線為 入射線，反射出來 的光線稱為反射線。 • 法線是入射線與反 射線交點處與反射 面（鏡面）垂直的 線。 • 入射線與法線的夾 角稱為入射角。 • 反射線與法線的夾 角稱為反射角。
光的折射
(n1sinq1=n2sinq2)
• 反射波滿足反射定律： 入射角=反射角。 • 折射現象則起源於波 在不同介質內不同的 行進速率。如右圖， 抵達A處的波前已經 準備進入新介質，而 B處的波前仍然在原 介質中行進。 • 由於不同介質內行進 速率不同，經過Δt 時 間，當B處波前抵達 介面邊界D點時，A 處波前已經行進至E 點。
海市蜃樓發生時，光線所走的路徑。
彩虹的形成
• 當太陽所在天空中行進遇到細小的水滴時，極 少部份的光線會反射回空氣中，大部份光線會 折射進入水滴內。由於不同『顏色』的光線在 水滴表面折射時偏向的程度不同， 於是水滴 內不同顏色的光線便被稍微分開。當光線第二 次遇到水滴與空氣的邊界時，大部份的光線會 很快又折射出去。直到第三次遇到水滴與空氣 的邊界。此時大部份被折射出去的光線， 因 為經過兩次折射不同顏色的光線分得更開， 有可能會形成我們所看到的「虹」。
• 至於少部份又被反射回水滴內的光線， 第四 次遇到水滴與空氣的邊界時，依然大部份會被 折射出去。 這些光線因為射向天空，因此在 地面上的人並無法看到。但是另一束從水滴下 方射入的光線，經過「折射-反射-反射-折射」 的歷程後便會射向地面。 這些分散的光束很 可能形成所看到的「霓」。
Leabharlann Baidu的全反射現象
光的色散
• 不同頻率的色光相對於介質的折射率並不相同， 太陽光本身包含有不同顏色（頻率）的色光。 • 因此太陽光產生折射時，不同顏色的光線因折射 角不同 而分開，於是形成色散現象，如下圖！
海市蜃樓的成因
• 如圖顯示海市蜃樓發生時，光線所走的路徑。假 設有個綠洲，它在 A 點發出的光線被空氣折射， 走一條彎彎的路徑。在 B 點，光線發生全內發 射，使光線往上走。之後，光線再次被空氣折射， 最後光線會進入站在 C 點那觀測者的眼睛，使 他形成錯覺，誤以為綠洲很接近他呢！很久以前， 人類便發現了全內反射，更把這個現象加以應用， 例如光纖、單鏡反光照相機和雙筒望遠鏡都應用 了全內反射的原理。
當光由較密的介質 (折射率 n 值較大者 n1 ) 射入較 疏的介質 (折射率 n 值較小者 n2) 時， θ2 會大於 θ1 ， 雖然入射角 θ1 可能是介於法線和介面間的任何角 度 (0 ≦ θ1 ≦ 900) ， 然而折射角 θ2 達到 90 度後， 無法呈現光進入較疏介質的折射情形而全部反射 回原入射的較密介質中， 波的這種現象就稱之為 「全反射 」。
白熾燈的發光原理
• 燈絲置於真空或注有 惰性氣體之玻璃泡中， 燈絲兩端經引出線接 於燈帽上，另一端接 於底部的圓板，以錫 焊接，燈絲以鉬金屬 製成之吊線支撐。 • 特性：當施加的電壓 超過其額定電壓時， 電壓愈高，燈泡亮度 愈亮，但使用壽命減 少；若施加的電壓愈 低，燈泡亮度愈弱， 但使用壽命延長。
日光燈之發光原理
• 燈管內之燈絲通以電流供給大量自由電子， 在啟動器產生瞬間高壓，以推動電子高速 移動，產生放電。當放電瞬間立即將燈管 兩端之電壓降低，並切斷燈絲之電流。
日光燈的附屬裝置
• 啟動器：係將小玻璃泡抽真空後注入小量之氦、 氖、氫等氣體，並裝上突有氧化鋇的雙金屬片及 一個固定電極而成。日光燈未啟動前兩電極是分 開的，當啟動日光燈時，外加電壓施於兩電極間 即產生發光放電，其產生之熱量使雙金屬之可動 電極伸展，與固定電極接觸。 • 安定器：在日光燈啟動瞬間產生高壓使燈管點亮， 當燈管亮後可限制燈管電流，避免燈管燒毀。
發光二極體(LED)
發光二極體正如它的名稱所示，當它受 激時可對外發出可見光。發光二極體並非 以鍺或矽所製造，通常係以砷磷化鎵或磷 化鎵所製成。因所用於製造的材料不同， 則其放射光的波長也不同，顏色自然不同。 由砷磷化鎵發出的為紅色光 ，而磷化鎵 則在黃色與綠色之間。LED主要應用為指 示燈與顯示器，其符號及常 見的 LED 如 下圖:
電漿球點亮日光燈
• 電漿球為使用變壓 器產生高頻且高壓 的電壓，使得球內 低壓氣體產生放電 火花，因在表面有 很強的電場，能激 發日光燈內的氣體， 產生放電現象。 • 人體具有接地效果， 所以日光燈管會亮 的部分，只有電漿 球和手之間。
電漿球的迷思
• 電漿球內充填著低 壓的惰性氣體，中 央金屬球接上高電 壓，通常是高頻交 流電或高頻脈衝式 直流電，其電壓高 達數千至一萬伏特， 頻率則可能高達數 十千赫，但電流小， 可能小到一毫安培 以下，因電流小， 人體不會有電擊的 感覺。
電漿球的顏色
• 電漿球內填充的氣體為氪或氙與氖的混合 氣體，氪、氙使球內的光看起來比較像閃 電的形狀，而非氣流形狀。電漿球通電時， 在中心金屬球與玻璃外殼之間會有電流通 過，帶電粒子撞擊到球內氣體時，會發出 各種顏色的光線，這一點和霓虹燈（氖燈） 非常類似。球內填充的氣體種類不同，光 線的顏色也不同，例如： 氦－淡黃到橙； 氖－暗紅到橙；氮－白或粉紅或橙；氬－ 紫；氪－白或灰，低壓時綠；氙－藍白或 藍灰 除氣體種類外，電流大小及球內氣 壓也會影響電漿球發出的顏色。