110年:視覺光學

有關折射率n(refractive index ),下列何者錯誤?

An = 1指真空或空氣中
Bn愈大代表光在物質中的速率越快
Cn愈小的物質,其折射角愈大
Dn愈大的物質將造成光線偏折聚焦之距離加長

詳細解析

本題觀念:

本題考查折射率(refractive index, n)的定義與特性,為反向題(問何者「錯誤」)。折射率定義為 n=c/vn = c/v,其中 cc 為真空中光速,vv 為光在介質中的速度。nn 越大代表光速越慢、折射越強、光線偏折越厲害。

選項分析

(A) n = 1 指真空或空氣中 ✅ — 真空的折射率定義為 1.000,乾燥空氣 ≈ 1.0003,在光學上近似為 1。正確陳述。

(B) n 愈大代表光在物質中的速率越快 ❌(錯誤陳述 = 本題答案) — 依據 v=c/nv = c/nnn 越大,vv 越小(速率越),非越快。此選項與定義完全相反。

(C) n 愈小的物質,其折射角愈大 ✅ — 依據 Snell 定律 n1sinθ1=n2sinθ2n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2,當光從高 nn 介質進入低 nn 介質時,sinθ2\sin\theta_2 增大 → 折射角增大。換言之,nn 越小的介質,光在其中速度越快、彎折越不明顯;但折射角的大小取決於兩介質的相對 nn,低 nn 介質通常對應較大折射角。正確陳述。

(D) n 愈大的物質將造成光線偏折聚焦之距離加長 ❌? — 實際上 nn 越大、折射越強,理論上焦距應縮短而非加長。但本題答

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