114年:視覺光學

光線從空氣中以60度角入射玻璃,而在玻璃裡的折射角為30度,則此玻璃的折射率為何?

A1.15
B1.62
C1.73
D2.31

詳細解析

本題觀念:

司乃爾定律(Snell's law)描述光線在兩種介質界面折射時,入射角與折射角及折射率的關係:n1sinθ1=n2sinθ2n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2。此題由已知的入射角(60°)與折射角(30°)計算玻璃折射率。

選項分析

代入計算(空氣 n1=1n_1 = 1,入射角 θ1=60°\theta_1 = 60°,折射角 θ2=30°\theta_2 = 30°):

nglass=sin60°sin30°=3212=31.732n_{\text{glass}} = \frac{\sin 60°}{\sin 30°} = \frac{\frac{\sqrt{3}}{2}}{\frac{1}{2}} = \sqrt{3} \approx 1.732

(A) 1.15 — 錯誤。31.7321.15\sqrt{3} \approx 1.732 \neq 1.15

(B) 1.62 — 錯誤。此為中高折射率光學玻璃的典型值,但不符合本題計算結果。

(C) 1.73 ✓ — 正確。31.732\sqrt{3} \approx 1.732,四捨五入後為 1.73。

(D) 2.31 — 錯誤。如誤用入射角與折射角互換,sin30°sin60°=130.577\frac{\sin 30°}{\sin 60°} = \frac{1}{\sqrt{3}} \approx 0.577,取倒數為 1.73,計算方向正確仍為 (C);2.31

...(解析預覽)...