從運動會的『颱風眼』遊戲看懂光的折射！揭開全反射的神奇祕密（惠更斯原理）
科學教練桑子研，每工攏是實驗日！
「老師，為啥物理講的『全反射』，袂發生佇空氣進入水的時陣？」
有一工，我看著學生佇筆記本角落寫這句問題。看起來真簡單，其實是一个真深的疑問。咱就對這个問題開始，一起來探討光線神奇的性質吧！
空氣進入水、水進入空氣，光的行法有啥無仝？
當光對空氣射入水內的時，反射佮折射會同時發生，而且無論啥角度，光攏會進入水內。
毋過，若是光對水內射向空氣，情形就完全無仝款矣。若角度超過一个特定值（臨界角），光會完全無法度離開水面。這就是「全反射」現象。
按怎空氣→水無全反射，水→空氣就會有？其實，這某種程度嘛算是「光本身就是按呢運作」的深奧問題。不過，若利用「惠更斯原理」來解說，就會變甲真好理解。
用運動會「颱風目」來理解 惠更斯原理
惠更斯原理是指，光（抑是波）前進的方式，會當想做是波面每一个點不斷產生細細个小波。
這是高中物理常見的概念，但其實用咱熟悉的活動來比喻會更加清楚。運動會的「颱風目」競賽就是一个超適合的例仔。幾个人共一支棍仔，繞過柱仔閣衝轉來。
想像兩个小人仔攑一支棍仔咧走。當伊們欲轉過柱仔的時，內側的人若放慢腳步，外側的人速度無變，整支棍仔就會旋轉。
也就是講，兩邊速度無仝，棍仔就無法度直直行，會開始彎曲。
光其實嘛是仝一个道理。佇空氣這種同一个媒介內，光會垂直波面直直前進。
毋過，當光碰著水面的時，進入水內彼一側的光速度會變慢（就親像颱風目內側的人放慢腳步）。
按呢一來，波面就會開始彎曲，光前進的方向嘛跟咧改變。
這就是「折射」真正的原因。
全反射的秘密 為啥只有水→空氣才會發生？
這馬轉來原本的問題。
光若對空氣進入水，速度會變慢。
棍仔（波面）會向水這邊彎過去，所以光雖然會折射，但一定會進入水內。無論角度偌大，光攏總有法度入水。
但是，若光對水射向空氣，速度會突然變快。
波面會向空氣這側彎過去。若入射角愈來愈大，折射後的光方向甚至會超過水面平行的90度。
到彼个時陣，物理上光已經無法度離開水面矣，結果就是所有的光攏反射轉來。
這就是全反射。
重點就是：
對「較快的媒介進入較慢的媒介」時，無會發生全反射。
只有「較慢的媒介進入較快的媒介」時，才可能發生全反射。
這就是為啥空氣→水無全反射，水→空氣卻會有的根本原因。
用模擬動畫親身體驗看看！
有的現象，光靠文字佮圖其實無容易理解。不過若看動態模擬，就會一下仔通透！
我用 Scratch 做一个模擬教材，誠推薦你親身試看覓。
其實，全反射無只是課本內底的知識，咱生活中嘛四界攏看會著。
代表性的例仔就是光纖電纜。光會佇細細的玻璃管內不斷全反射，才有法度傳送到真遠的所在，支撐咱的網路、醫療內視鏡等等現代科技。
想想看，學生佇筆記本角落寫的一句小問題，竟然會連接著現代科技的核心。理科若按呢想，其實真正是誠趣味！
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