109年:視覺光學(3)

一個置於空氣中的透鏡,其折射率為1.5,若接受一道接近法線的垂直光線照射,則會產生多少百分比的反射光線?

A2%
B4%
C6%
D8%

詳細解析

本題觀念:

菲涅耳反射公式(Fresnel reflection formula)— 計算光線在垂直(法線)入射情況下,從一個介質進入另一個介質時的反射率。這是驗光師了解鏡片反射損失與抗反射鍍膜原理的基礎。

選項分析

對於垂直入射(normal incidence,入射角 = 0°),菲涅耳反射率公式為:

R=(n1n2n1+n2)2R = \left( \frac{n_1 - n_2}{n_1 + n_2} \right)^2

其中:

  • n1=1.0n_1 = 1.0(空氣的折射率)
  • n2=1.5n_2 = 1.5(鏡片的折射率)

代入計算:

R=(1.01.51.0+1.5)2=(0.52.5)2=(0.2)2=0.04=4%R = \left( \frac{1.0 - 1.5}{1.0 + 1.5} \right)^2 = \left( \frac{-0.5}{2.5} \right)^2 = (-0.2)^2 = 0.04 = 4\%

(A) 2% — 錯誤。低估反射率,不符合公式計算結果。

(B) 4%正確。代入 Fresnel 反射率公式,n=1.5n=1.5 的透鏡在空氣中每個介面反射率恰好為 4%

(C) 6% — 錯誤。高估單面反射率。(注意:若考慮鏡片兩個介面的總損失,約為 4%+4%8%4\% + 4\% \approx 8\%,但題目問的是「一道光線照射」的反射,指單面。)

**(D) 8

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