110年:視覺光學

有關折射率的敘述,下列何者錯誤?

A與在介質中傳播的速度有關
B短波長的光在介質中傳播的速度較快
C與色像差有關
D與溫度高低的差異相關性很小

詳細解析

本題觀念:

本題考查折射率(refractive index)與光速、色像差(chromatic aberration)的關係,為反向題(問何者「錯誤」)。折射率 n=c/vn = c/vcc 為真空光速,vv 為光在介質中的速度),nn 越大,光速越慢。不同波長的光在同一介質中速度略有不同,造成折射率隨波長改變,稱為色散(dispersion),也是色像差的根源。

選項分析

(A) 與在介質中傳播的速度有關 ✅ — 折射率定義為 n=c/vn = c/v,與光在介質中的速度直接相關。正確陳述。

(B) 短波長的光在介質中傳播的速度較快 ❌(錯誤陳述 = 本題答案) — 在正常色散(normal dispersion)的介質(如玻璃、水晶體)中,折射率隨波長縮短而增大n>nn_{\text{藍}} > n_{\text{紅}}),代表短波長光速度較慢,而非較快。

(C) 與色像差有關 ✅ — 色散使不同波長的光折射率不同,導致焦點不同,形成色像差(longitudinal chromatic aberration)。正確陳述。

(D) 與溫度高低的差異相關性很小 ✅ — 折射率主要取決於材質電子結構,溫度的影響非常微小(對固體光學材料尤其如此)。正確陳述。

答案解析

選項 (B)

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