中華民國 高中物理教材 108課綱-高三選修物理-CH4-幾何光學 參考資料 陈玉芳，物理學史簡明教程 郭奕玲，沈慧君，物理學演義 維基百科 高三選修物理課本，99課綱 DeltaMOOCx

1. 4-3 光的折射

2. 4-3 光的折射

3. 折射Refraction
光線從一種介質進入另一介質後，
光進行的方向產生改變的現象。
穿過不同介質時，
其頻率不變
光在不同介質中，
行進速率不同
不同頻率的光在同一
介質中也會有不同的
折射角➔色散

4. 折射定律Law of Refraction
Willebrord Snellius
第一定律：入射線、法線及折射
線共平面，且入射線與折射線分
別在法線之兩側
第二定律：入射角與折射角之正
弦比值為定值
sin𝜃1
sin𝜃2
= 定值 =折射率 用 n 表示

5. 折射定律Law of Refraction
波速快的區域 進入
波速慢的區域
波速慢的區域 進入
波速快的區域

6. 折射率的意義
=折射率
sin𝜃1
sin𝜃2
= n
代表光在不同介質行進，光線行進方向的偏
折程度
不同介質的絕對折射率：不相等
真空的絕對折射率=1
地表附近的空氣折射率=1(近似
真空(或空氣
某介質

7. 絕對折射率與光在介質中的速度的關係
=
𝐶
𝑣
sin𝜃1
sin𝜃2
=
𝑣1
𝑣2
設真空中的光速為c，介質中的光速為v
𝑛 =
𝑐
𝑣
物質的絕對折射率n >1
n值越大，
光線偏折程度較大
光速在其內傳播：較慢
絕對折射率小者稱為光疏介質
絕對折射率大者稱為光密介質
以前

8. 絕對折射率與光在介質中的速度的關係
=
𝐶
𝑣
sin𝜃1
sin𝜃2
=
𝑣1
𝑣2
設真空中的光速為c，介質中的光速為v
𝑛 =
𝑐
𝑣
Material n
Vacuum 1.000
Air 1.000277
Water 4/3
Carbon disulfide 1.63
Methylene iodide 1.74
Diamond 2.417

9. 相對折射率
介質1
波速v1，折射率n1
介質2
波速v2 ，折射率n2
𝑛 =
𝑐
𝑣
𝑛1 =
𝑐
𝑣1
𝑛2 =
𝑐
𝑣2
sin𝜃1
sin𝜃2
=
𝑣1
𝑣2
=
𝑛2
𝑛1
⇒ 𝒏 𝟏𝟐 相對折射率
某單色光自介質 1中射入介質2中，其入射角
與折射角之正弦比值，稱為介質 2相對介質1
的折射率

10. 折射率的大小與介質的性質及光的波長有關
折射率與色散
相同的介質中
紫色光的折射率 最高，紅色光的折射率 最低

11. 實際照片-文化大學彩虹
文化大學大氣科學系教授周昆炫

12. 虹與霓
http://beforeitsnews.com/contributor/upload/297110/images/secondary_rainbows.jpg

13. 虹與霓
https://apod.nasa.gov/apod/ap140930.html

14. 大氣折射
來自觀念物理叢書

15. 大氣折射
Wiki ,綠閃光
綠光(Green Flash，或稱綠閃光)
由光線在大氣層內折射造成；綠光只出現在日落後和日
出前，在太陽的上緣或是日沒點的上方，可以看見綠光
或綠色的光斑，通常只能維持1至2秒

16. 視深與實深的課題
人在空氣中看水中的物體時，物體
的深度會變淺

17. • 物體實際上置於水面下深 h (實深)處
• 眼睛從水面正上方往下觀察，看見物體位於水面下深度he (視深)處
折射的應用-視深與實深
ℎe
ℎ
𝑛
𝑛e
ℎe
𝑛e
=
ℎ
𝑛

18. heh
視深公式證明
𝜃1、𝜃2極小
sin 𝜃 ≐ tan 𝜃
tan𝜃2 =
𝑠
ℎ 𝑒
, tan𝜃1 =
𝑠
ℎ
𝑛e × sin𝜃2 = 𝑛 × sin𝜃1
司乃耳定律
sin𝜃2
sin𝜃1
≐
tan𝜃2
tan𝜃1
𝑛
𝑛 𝑒
=
𝑠
ℎe
𝑠
ℎ
=
ℎ
ℎ 𝑒
ℎe
𝑛e
=
ℎ
𝑛
觀察者接近 垂直下視

19. 從𝑛 𝑒看𝑛2 → 𝑂′升至O′′
多層界面（補充）
• 以兩層介質說明
• n1>n2>ne
• 不考慮全反射
從𝑛2看𝑛1 → 𝑂上升O′ →
ℎ1′
𝑛2
=
ℎ1
𝑛1
ℎ
𝑛 𝑒
=
𝐻1
𝑛1
+
𝐻2
𝑛2
+
𝐻3
𝑛3
+ ⋯
ℎ 𝑒
𝑛 𝑒
=
ℎ2 + ℎ1′
𝑛2
=
ℎ2
𝑛2
+
ℎ1
𝑛1

20. Thank for
Contoso Ltd.
https://mysecretpark.blogspot.com/
your attention
參考資料
陈玉芳，物理學史簡明教程
郭奕玲，沈慧君，物理學演義
維基百科
高三選修物理課本，108課綱
DeltaMOOCx