109年:視覺光學(2)

下列關於折射率的敘述何者錯誤?

A和介質組成有關
B和溫度與氣壓有關
C在真空以外的介質,紅光折射率比藍光小
D全反射發生在光線由低折射率的介質進入高折射率的介質時

詳細解析

本題觀念:

本題為反向題(問「何者錯誤」),考查折射率(refractive index)的基本性質,包含其影響因素、色散(dispersion)關係,以及全反射(total internal reflection)的發生條件。

選項分析

本題問何者錯誤,因此用 ✅ 標記正確陳述,❌ 標記錯誤陳述(即答案)。

(A) 和介質組成有關 折射率 n=c/vn = c/v,其中 cc 為光在真空中的速率,vv 為光在該介質中的速率。不同介質因化學組成不同,光速不同,折射率亦不同(如玻璃約 1.5,水約 1.33,鑽石約 2.42)。此陳述正確

(B) 和溫度與氣壓有關 折射率受介質密度影響。溫度升高 → 介質密度降低 → 光速加快 → 折射率降低;氣壓升高 → 介質密度增加 → 折射率升高。氣體(如空氣)的折射率對溫度和氣壓尤其敏感。此陳述正確

(C) 在真空以外的介質,紅光折射率比藍光小 這涉及色散(chromatic dispersion)的概念。在大多數光學介質中(正常色散,normal dispersion),折射率隨波長縮短而增大: n藍光>n紅光n_{\text{藍光}} > n_{\text{紅光}} 紅光波長(約 700 nm)> 藍光波長(約 400 nm),因此紅光折射率較小,藍光折射率較

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