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📐 Critical Angle 計算機

專業免費的 Critical Angle 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
41.81° 超過此角度即發生全反射
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是臨界角?

當光線從光密介質(折射率較大,n_1)射向光疏介質(折射率較小,n_2)時,折射光會偏離法線。隨著入射角逐漸增大,折射光偏折得越來越多,最後幾乎沿著界面掠過。發生這種情形時的入射角,就稱為臨界角(θ_c)。一旦入射角超過臨界角,光線就再也無法折射穿出,而是全部被反射回原介質,這個現象叫做全反射(TIR)。光纖之所以能讓光訊號長距離傳輸、鑽石之所以閃耀奪目,靠的正是全反射。

如何使用本計算器

請先輸入光線目前所在的光密介質折射率(n_1),再輸入光線想要進入的光疏介質折射率(n_2),然後按下計算,即可得到以度(°)與弧度表示的臨界角。由於臨界角在物理上只有 n_1 > n_2 時才存在,工具也僅在此條件成立時才會給出結果。

公式說明

臨界角可直接由司乃耳定律(Snell's law)推導而來:n_1 · \sin(θ_c) = n_2 · \sin(90°)。由於 \sin(90°) = 1,式子可整理為 \sin(θ_c) = n_2/n_1,因此

θ_c = \arcsin\!≤ft(((n_2) ÷ (n_1))\right)

比值 n_2/n_1 必須小於或等於 1,反正弦函數才有定義,這正好對應了 n_1 > n_2 的條件。

實例演算

假設光線在玻璃中(n_1 = 1.5)射向空氣(n_2 = 1.0)。其比值為 1.0/1.5 = 0.6667,因此

θ_c = \arcsin(0.6667) ≈ 41.81°

換言之,凡是以大於約 41.8°(相對於法線)的角度射向玻璃與空氣界面的光線,都會發生全反射。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

為什麼我算不出結果?
臨界角只在光線由光密介質射向光疏介質時才存在。若 \(n_2\) 大於或等於 \(n_1\),光線一定會折射穿出,不會發生全反射。
鑽石在空氣中的臨界角是多少?
取 \(n_1 \approx 2.42\)、\(n_2 = 1.0\),則 \(\theta_c = \arcsin(1/2.42) \approx 24.4°\)。正因為臨界角這麼小,鑽石才能把大量光線「鎖」在內部不斷反射,顯得格外閃亮。
波長會影響結果嗎?
會有一些影響。折射率會隨波長改變(即色散現象),因此進行精密計算時,請使用對應特定光色的折射率值。