光学
全反射与光纤
让光从光密介质射向光疏介质，找出折射消失、全反射开始的临界角 ——这正是光纤导光的机理。
⚠ 切勿直视光纤端面或准直光束——耦合光学系统会把不可见的激光汇聚到视网膜上。
器材
- 带入射、反射、折射光线的两介质界面
- “入射角”滑块
- “折射率 n₁”“折射率 n₂”滑块
- “重置参数”按钮
实验步骤
增大入射角
在 n₁>n₂ 下缓慢增大入射角滑块。折射光线远离法线，在临界角处沿界面传播；超过 后折射光线消失、全部光反射。读取折射光线消失处的 。
验证斯涅尔定律
由滑块上的折射率计算 并与读数比较——玻璃到空气（、）预期 。再设一个低于临界的角，对画出的折射光线检验 。
构建光导
减小 n₂ 或增大 n₁ 使 变小，然后选远大于它的入射角——如同纤芯中大角度行进的光。解释光在光纤中反射为何几乎不损失能量，以及光从空气射入玻璃时该条件如何被破坏。
模拟
实验历史
斯涅尔折射定律约于1621年以手稿流传，1637年由笛卡尔发表；当光以足够斜的角度射向光疏介质时，全反射便作为其推论出现。丁达尔1870年用沿下落水流导光的演示向公众展示——首次公开的“导光管”。
物理学家纳林德·卡帕尼在20世纪50年代创造了“光纤”一词，高锟1966年论证可以制造出足以用于通信的纯净玻璃纤维——为此获得2009年诺贝尔奖。同样的临界角物理支撑着全反射棱镜、指纹读取器以及现代显微镜的倏逝波传感器。