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💰 Angle Of Incidence 計算機

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什麼是入射角?

入射角是指入射光線與法線(垂直於介面的直線)之間的夾角,量測點就在光線打到兩種透明介質交界處的位置。當光線從一種介質進入另一種介質時,行進方向會發生偏折,這個現象就稱為折射。本計算器運用斯涅爾定律(折射定律),由折射角反向推算出原本的入射角。斯涅爾定律是放諸四海皆準的光學關係式,不受國家或單位制度限制。

如何使用本計算器

請依序輸入:第一介質的折射率(n_1,光線起始的介質)、第二介質的折射率(n_2,光線偏折後行進的介質),以及量測到的折射角 θ_r(以度為單位)。計算器會回傳入射角 θ_i(以度為單位)。常見折射率參考:空氣約 1.00、水約 1.33、冕牌玻璃約 1.50、鑽石約 2.42。

公式說明

斯涅爾定律的關係式為 n_1 · \sinθ_i = n_2 · \sinθ_r。將其整理求解入射角,可得

θ_i = \arcsin\!≤ft(((n_2 · \sin\!≤ft(θ_r\right)) ÷ (n_1))\right)
要注意的是,反正弦函數(arcsin)只有在引數落在 −1 到 1 之間時才有定義;若 n_2 · \sinθ_r / n_1 大於 1,便不存在實數解的入射角,這在物理上代表發生了全反射,或是幾何條件根本不可能成立。

計算範例

假設光線從空氣(n_1 = 1.0)進入玻璃(n_2 = 1.5),折射後的角度為 θ_r = 19.47°。則 \sinθ_r ≈ 0.3334,因此

((n_2 · \sinθ_r) ÷ (n_1)) = 1.5 × 0.3334 = 0.5001
取 \arcsin(0.5001) ≈ 30.0°。也就是說,這道光線最初是以與法線約 30 度的角度射向介面的。

常見材料的折射率

斯涅爾定律依賴於每種介質的折射率 n。由測得的折射角可以求出入射角:

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

下表列出了常見透明介質的代表性折射率。所有數值均為鈉D譜線(\lambda ≈ 589 nm,黃光)在室溫下的值;折射率隨波長(色散)和溫度略有變化。

材料 折射率 n
真空 1.0000
空氣(0 °C,1 atm) 1.0003
冰 1.31
水(20 °C) 1.333
乙醇 1.361
熔融石英 1.46
冠狀玻璃 1.52
燧石玻璃 1.62
藍寶石 1.77
鋯石 1.92
鑽石 2.42

因為空氣的折射率非常接近1,在入門級問題中通常將 n_{air} ≈ 1.0000 處理。只有在需要高精度時才使用更精確的1.0003。

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

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🛡️ 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)

如果出現錯誤或得到 90° 怎麼辦?
當 \(n_2 \cdot \sin\theta_r / n_1\) 大於 1 時,表示這組數值對折射而言不成立(屬於全反射的情形),此時並不存在實數解的入射角。
可以把兩種介質對調嗎?
可以,但務必確認 \(n_1\) 是入射光線出發的介質,而 \(\theta_r\) 則是在第二介質中量測到的角度。
答案是度還是弧度?
本計算器的輸入與輸出角度一律以「度」為單位。