北京
最近買了一根亞克力管
準備做做“大厚缸”實驗
但還是先摸會魚刷刷手機吧
于是
刷到了這樣一個詭異的現象
一束本該筆直前進的激光
竟然會畫出神奇的螺旋軌跡！
這看似不可能的現象
究竟是如何產生的？
今天就帶你一起揭開其中的奧秘！
實驗器材
激光筆、透明亞克力管（粗、細）、實心透明亞克力棒、所標杯
實驗步驟
取一根較粗的透明亞克力管豎直放置在桌面上，把激光筆貼近管壁，讓光束沿著接近切線的方向斜射入管中。神奇的是，原本筆直的激光會在地面上變成一條螺旋的光線。輕輕改變激光的入射角度，螺旋會變得更密或更疏；上下移動激光筆，螺旋光線的起點和大小也會發生變化。
取一根較細的亞克力管，用同樣的方法讓激光斜射入管中。仔細觀察會發現，螺旋光線的間距發生了變化，看起來更加緊湊。
第三步：
把亞克力管換成實心的透明亞克力棒，再次讓激光從棒體邊緣斜射入。發現地面上依然能看到螺旋光線的趨勢，但這一次光線中間會出現一些斷開的部分，就像一條沒有畫完的螺旋光路。
原理解說
光在空氣和亞克力管中當然是沿直線傳播的！
但是，光在亞克力管和空氣的界面發生了多次反射和透射，俯視示意圖如下：
進入亞克力管壁的光，每一次經過界面時，只有一部分光透射了出去，剩下的光都被反射回了亞克力管壁中。特別是入射光接近切入射的情況，反射率會更高（有限寬度的光束中，甚至有一部分光會全反射），這使得有足夠強的反射光仍然可以在亞克力管中發生第二次、第三次反射……看起來就像是光束在亞克力管中繞圈圈。
由于激光筆是斜向下射入的，所以光束在亞克力管中的大致軌跡就看起來是螺旋向下走的。隨著光束在亞克力管中螺旋向下不斷反射，透射光也從螺旋向下的透射點射出，投影到地面上，形成螺旋的光斑。
我們通過模擬，把光線畫出來，可以清楚地看到地面上的螺旋光斑是如何形成的：
在實驗中，由于光束是有一定寬度的，這些光線射入亞克力管的角度會有微小的偏差，因此光斑會沿著螺旋線散開，變成連續的螺旋線光斑，而不是模擬的散點光斑。
而在實心亞克力棒的實驗中，我們只能看到斷開的螺旋光斑，這是因為缺少了內壁的反射，光在實心亞克力棒中的反射次數更少了，如下面的俯視示意圖所示：
可見透射光的出射點不再那么連續、密集，因此，透射光投影在地面上的光斑也就不再連續，而是斷成了幾段。這一現象同樣可以在理論模擬中演示出來：
在實驗中，亞克力管其實扮演了一個漏光型大光纖的角色。在工業界，人們們有時會故意在光纖表面制造微小的結構破壞全反射，制造出沿途均勻漏光的側發光光纖。這種不僅能傳輸光、還能像日光燈管一樣整體發光的技術，可以應用于醫療內窺鏡照明、柔性可穿戴設備以及汽車內飾的氛圍燈中。
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編輯：王驍天 & 余蔭鎧
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