109年:視覺光學(1)

光線在空氣中經過偏向角為30度的稜鏡鏡片,當光線行經2公尺後,偏移了多少公尺?(tan30°=0.5774 )

A0.8公尺
B1.15公尺
C3.26公尺
D6公尺

詳細解析

本題觀念:

本題考察稜鏡偏向角(deviation angle)與實際偏移距離的關係。已知稜鏡使光線偏折 30°,計算光線在空氣中行進 2 公尺後的側向偏移量。

選項分析

基本幾何關係:

若光線通過稜鏡後的偏向角為 θ\theta,行進距離為 LL,則側向偏移量 xx 為: x=L×tanθx = L \times \tan\theta

代入本題數值:

  • 偏向角 θ=30°\theta = 30°
  • 行進距離 L=2L = 2 公尺
  • 題目已給 tan30°=0.5774\tan 30° = 0.5774

x=2×tan30°=2×0.5774=1.15481.15 公尺x = 2 \times \tan 30° = 2 \times 0.5774 = 1.1548 \approx \mathbf{1.15} \text{ 公尺}

(A) 0.8 公尺 ❌ → 不符合計算結果(2×0.4=0.82 \times 0.4 = 0.8,對應 tanθ0.4\tan\theta \approx 0.4,非 30°)

(B) 1.15 公尺 ✅ → 2×0.5774=1.15481.152 \times 0.5774 = 1.1548 \approx 1.15 公尺,計算正確

(C) 3.26 公尺 ❌ → 約為 2×1.632 \times 1.63,相當於行進 2 公尺但偏向角約 58°,非 30°

(D) 6 公尺 ❌ → 約為 $2 \times

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