折射率計算器

重點速覽：折射率（refractive index，符號 n），又稱『折光率』，是描述光在某種介質（如水、玻璃、鑽石）中傳播特性的基本物理量。它的定義是：真空中的光速 c 與光在該介質中的傳播速度 v 之比：n = c/v，其中 c 是真空光速（約 2.998×10⁸ m/s，是宇宙中速度的上限）、v 是光在介質中的速度，折射率 n 是一個沒有單位的純數字。由於光在任何介質中的速度都小於或等於真空光速（v ≤ c），所以折射率總是『大於或等於 1』。真空的折射率恰好等於 1（n = 1），空氣的折射率非常接近 1（約 1.0003，通常近似為 1）。以本工具預設為例：若光在某介質中的速度 v = 2×10⁸ m/s，則折射率 n = 2.998×10⁸ / 2×10⁸ ≈ 1.499——這接近玻璃的折射率。折射率的物理意義有兩層：第一，它反映光在介質中『變慢的程度』——折射率越大，光在介質中傳播越慢（v = c/n）。第二，它決定光線在介質界面『彎折的程度』——這就是『折射』現象。當光從一種介質斜射入另一種介質時，會因速度改變而改變方向，遵循『斯涅爾定律』（Snell's law）：n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂。折射率越大的介質，把光線折彎得越厲害（越靠近法線）。常見介質的折射率：真空 1、空氣 ≈1.0003、水 ≈1.33、玻璃 ≈1.5（依種類 1.4～1.6）、鑽石 ≈2.42（極高，這是鑽石璀璨閃耀、全內反射強烈的原因）。折射率的應用極其廣泛：第一，透鏡與眼鏡設計——鏡片的折射率決定其聚光／發散能力，高折射率鏡片可做得更薄。第二，光纖通訊——利用不同折射率的芯層與包層產生全內反射，把光訊號限制在光纖中長距離傳輸。第三，光學儀器——顯微鏡、望遠鏡、相機鏡頭、稜鏡分光。第四，寶石鑑定——折射率是辨別鑽石與仿製品的重要依據。第五，海市蜃樓、水中物體看起來變淺、筷子在水中『折斷』等日常折射現象。使用折射率公式要注意：第一，n = c/v 求的是『絕對折射率』（相對於真空）；兩介質間的相對折射率為 n₂/n₁。第二，折射率會隨光的波長（顏色）略有變化，這稱為『色散』（如稜鏡把白光分成彩虹）；一般表列值以黃光（589 nm）為準。第三，本計算器介質光速須大於 0。總之，本計算器讓你由光在介質中的速度，快速算出折射率，是理解光的折射、透鏡、光纖與寶石光學的實用工具。