# 折射實驗
## 原理
光線在不同介質中，會具有不同的行進速度，導致光線的角度會有所偏折，形成折射。
## 實驗器材
半月形容器$\times 1$
塑膠尺 (30.0$公分$）
壓克力塊$（$長$：11.0$公分$；$寬$：6.0公分）$
水
粉筆
紅光雷射產生器$\times 1$
綠光雷射產生器$\times 1$
量角器$\times 2$
## 實驗方法
$1.$以雷射光產生器照入介質中，使其產生折射
$2.$以尺及量角器繪出其入射光及折射光之直線並量測
## 引導思考
### 方法
以雷射筆從水面上射入燒杯中的水，試從側面觀察出雷射光的折射情形。
### 觀察到之結果
雷射光通過水中後投影在桌面的光點和原光線方向似乎沒有重合。
### 觀察結果之缺點
$1.$經過水中投射出的光點會因水面的波動而不停晃動
$2.$光線在水中的路線不夠明確，不方便觀察。
### 缺點之解決方法
$1.$由從水面上直接射入水面改成由側面經過透明容器後射入水中，使光線不會因為水面的波動干擾。
$2.$在水中加入不溶於水之微小顆粒，如粉筆屑，利用廷德爾效應觀察雷射光在水中的路徑。
## 實驗一

### 水之折射率為$1.33$

### 實驗目的
本實驗的主要目的為探討水之折射率在自定義的情況下，可否維持定值，以設計出一套可以將介質折射率維持定值的折射率公式。並以實際定義判斷實驗數據是否有過大的偏差。
### 實驗示意圖
### 實驗步驟
$1.$在半月形容器中注滿水，並在開口端放上量角器
$2.$將粉筆灰倒入水中
$3.$以尺對準量角器之中心並以雷射光產生器照射並紀錄其入射角度
### 實驗數據
| 入射角 | 測量一反射角 | 測量二反射角 | 測量三反射角 | 平均反射角 | 自定義之折射率 | 實際公式之折射率 |
|-----------------------------|-------------|-------------|-------------|-------------|---------------|-----------------|
| $41.5^\circ$ | $31.5^\circ$ | $31.0^\circ$ | $31.5^\circ$ | $31.3^\circ$ | 1.3387 | 1.287 |
| $60^\circ$ | $39.0^\circ$ | $38.0^\circ$ | $41.0^\circ$ | $39.3^\circ$ | 1.474 | 1.328 |
| $30^\circ$ | $16.5^\circ$ | $16.0^\circ$ | $17.0^\circ$ | $16.5^\circ$ | 1.818 | 1.228 |

### 誤差來源
$1.$射入容器時會受到容器壁的折射影響
$2.$小角度時會找不到光線之中點
$3.$肉眼觀察會有誤差
### 如何較好避免誤差
$1.$將角度控制在$40～60$度之內
$2.$將原容器更換成器壁較薄的容器$（$避免器壁之折射影響實驗結果$）$
$3.$可以在光線射出面貼上紙片且只露出一小縫$（$非狹縫$）$

## 實驗二

### 壓克力之折射率約為$1.45$

### 實驗目的
本實驗的主要目的為探討壓克力之折射率在自定義的情況下，可否維持定值。並以實際定義判斷實驗數據是否有過大的偏差。

### 實驗示意圖
### 實驗步驟
$1.$以量角器測量入射光之角度
$2.$並以尺繪出入射光之路徑
$3.$以鉛筆及尺繪出折射光路徑
$4.$以量角器測量角度
### 實驗數據
| 入射角 | 測量一反射角 | 測量二反射角 | 測量三反射角 | 平均反射角 | 自定義之折射率 | 實際公式之折射率 |
|-----------------------------|-------------|-------------|-------------|-------------|---------------|-----------------|
| $42.5^\circ$ | $28.0^\circ$ | $27.5^\circ$ | $28.5^\circ$ | $28.0^\circ$ | 1.52 | 1.44 |
| $60^\circ$ | $36.5^\circ$ | $36.5^\circ$ | $38.0^\circ$ | $37.0^\circ$ | 1.62 | 1.44 |
| $30^\circ$ | $16.5^\circ$ | $18.0^\circ$ | $16.5^\circ$ | $17.0^\circ$ | 1.76 | 1.71 |
| $70^\circ$ | $38.0^\circ$ | $38.5^\circ$ | $39.0^\circ$ | $38.5^\circ$ | 1.82 | 1.51 |
### 誤差來源
$1.$肉眼觀察會有誤差值
$2.$小角度時會找不到光線之中點
### 如何較好避免誤差
$1.$將角度控制在$40～60$度之間
$2.$可以在第二塊壓克力塊上貼上紙片且只露出一小縫$（$非狹縫$）$