109年:視覺光學(2)

有關折射的敘述,下列何者錯誤?

A光在不同介質中行進的速度不同
B當光線進入不同介質的入射角度為0時,光線行進路徑不會發生偏移
C當光線由真空進入密度較大的介質時,光線行進路徑將偏離法線
D在真空以外的介質會有色散(color dispersion )的現象

詳細解析

本題觀念:

本題為反向題(問「何者錯誤」),考查光的折射(refraction)基本定律,包含 Snell's Law(斯奈爾定律)、光速與介質的關係、入射角為零時的特殊情況,以及色散(color dispersion)發生的條件。

選項分析

(A) 光在不同介質中行進的速度不同 ✅ → 正確陳述。光在真空中的速度 c3×108 m/sc \approx 3 \times 10^8\text{ m/s},在其他介質中速度 v=c/nv = c/nnn 為折射率),n>1n > 1 代表光速減慢。折射的根本原因正是光在不同介質中速度不同,導致波前傾斜、方向改變。

(B) 當光線進入不同介質的入射角度為0時,光線行進路徑不會發生偏移 ✅ → 正確陳述。依 Snell's Law: n1sinθ1=n2sinθ2n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2 當入射角 θ1=0°\theta_1 = 0° 時,sin0°=0\sin 0° = 0,故 n2sinθ2=0n_2 \sin\theta_2 = 0,得 θ2=0°\theta_2 = 0°。光線沿法線方向垂直進入介質,不發生偏折,路徑不改變。

(C) 當光線由真空進入密度較大的介質時,光線行進路徑將偏離法線 ❌(此為答案) → 錯誤陳述。當光線從光疏介質(如真空,n=1n = 1)進入光密介質(n>1n > 1)時,折射角 $\

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