光學原理.

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1 光學原理

2 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。

3 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。

4 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！

5 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。 海市蜃樓發生時，光線所走的路徑。

6 彩虹的形成

7 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」。

8 光的全反射現象 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 」。

9 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。                                                 

10 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。

11 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。
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。

12 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:

13 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。

14 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。

15 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。