文／露

炎夏的日光想到什麼？光線在不同介質間穿梭，其行進方向與該介質的折射率息息相關，荷蘭的物理學家司乃耳發現一個幾何光學的重要定律：Snell's Law，它告訴我們：光線在兩種介質間行走時，會發生偏折的現象，即n1sin 1= n2sin 2，其中n是介質的折射率，θ是光線與法線的夾角（法線是垂直於兩個介質界面的的向量）。從這個簡單的公式，我們可以發現：光線若從光密介質（折射率大、傳播速度慢）進入光疏介質（折射率小、傳播速度快）時，行進的方向會偏離法線。而當光線入射的角度漸漸變大，超過臨界角時，光線已偏離法線到無法折射到另一介質，而全部折返回原本的介質，這種100%反射的現象，就稱為「全反射」。

折射反射 視覺延伸



湖面倒影的美麗風光，是一幅渾然天成的自然畫作，我們看的到湖上的樹木、建築等倒影，卻看不到湖裡的魚蝦水草等景象，為什麼呢？因為湖上的景物透過折射、反射到人眼視覺，延伸出去的光線就如同由湖裡映出的影像，而湖裡的景象則因全反射，無法到達人眼。另一個貼近生活的例子，是我們在游泳時，由池裡往水面看去，在某些特定角度，會看見水底景物全反射的樣貌。還有，自行車後座安裝的安全反光鏡，或是路上的交通號誌告示牌，並沒有照明電源，卻能利用巧妙的設計，讓進入反光鏡或反光面的光線，以全反射折回，提醒後方的駕駛注意前方。玻璃杯底的硬幣，注入水到一定的高度後，會發現硬幣消失！這也是因為光線在水中發生全反射，硬幣的影像便無法折射到人眼，大家可以透過簡單的光線折射、反射簡圖來了解這些現象。你還想的到其他全反射的有趣例子嗎？

我們沒有像司乃耳一樣，透過大量反覆的實驗，發現偉大的定理，卻也能在日常生活裡，發現有趣的全反射例子喔！只要滿足特定條件，例如折射角必須大於入射角（光密進入光疏介質）、臨界角也是關鍵之一。科學其實沒想像中那麼乏味，各種有趣的物理化學現象，其實就在我們的日常，靜默的發生，等待我們的銳眼及一顆好奇的心去發掘與探索！