波動子課題
III.2 光的反射與折射
Reflection & Refraction of Light
反射定律、斯涅爾定律、折射率計算、臨界角與全內反射及光纖應用
Knowledge Groups
核心考點
1. 反射定律與折射規律
考評提示：所有角度一律由法線量起，先畫法線再量角
- 定義**反射定律**：入射角 θᵢ = 反射角 θᵣ；入射光線、反射光線與法線共面，反射後頻率、波速、波長皆不變。
- 流程光由光疏入光密介質（如空氣入玻璃）速度減慢，折射光線**向法線彎曲**；由光密出光疏則**背離法線**。
- 考評重點折射時頻率不變，改變的是波速與波長；鏡面反射（平滑面）成清晰像，漫反射（粗糙面）向各方向散射不成清晰像。
- 易錯陷阱^^入射角與反射角、折射角必須由法線量起，不可由界面量起，否則計算必錯^^。
2. 斯涅爾定律與折射率計算
考評提示：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂；先取正弦再代入，勿直接比角度
- 公式**斯涅爾定律 n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂**：n 為折射率，θ 為光線與法線的夾角；配對時必須各介質的 n 與其角度相對應。
- 計算**絕對折射率 n = c/v**（c = 3×10⁸ m/s 為真空光速，v 為介質中光速），n 恆大於 1；由空氣入介質 n = sinθ_air / sinθ_medium。
- 對比不同波長折射率不同（**色散**）：紫光折射率大於紅光，故棱鏡可把白光分成光譜；折射率越大，臨界角越小。
- 易錯陷阱折射率無單位；^^比較光線彎曲程度不可直接比角度，必須先取 sin 值，部分題目給 sin 值更要記得求反正弦^^。
3. 臨界角、全內反射與光纖
考評提示：全內反射只由光密射向光疏，且入射角 > 臨界角
- 公式**臨界角 C**：光由光密（n₁）射向光疏（n₂）時，折射角恰為 90° 所對應的入射角；**sinC = n₂/n₁**，若光疏為空氣則 sinC = 1/n₁。
- 定義當入射角 **> C** 時，光全部在界面反射、無折射光，即**全內反射**；應用於光纖、鑽石切割（增閃爍）、潛望鏡棱鏡。
- 流程光纖由高折射率**纖芯**與低折射率**包層**組成，光在纖芯界面**多次全內反射**前進，每次入射角均大於臨界角，故能量損耗少。
- 易錯陷阱^^全內反射只可能由光密射向光疏；光疏射向光密時無論入射角多大都有折射光，不會發生全內反射^^。
常見題型 · scoring points
試解釋光訊號如何沿光纖傳播（3 分）
- 纖芯折射率高於包層，光由纖芯射向界面（1 分）。
- 入射角大於臨界角，發生全內反射，無光透出包層（1 分）。
- 光在界面多次全內反射前進，能量損耗少，訊號得以長距離傳輸（1 分）。
波動 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準。最後更新：2026 年 6 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE Physics 神器 App。
