108年:視覺光學(1)

漁夫捕魚,當從岸上觀看,估計魚位於水面下 45 cm時,則魚的實際深度約位於水面下何處?

A30 cm
B45 cm
C60 cm
D70 cm

詳細解析

本題觀念:

本題考察光的折射(refraction)所造成的視深差異——「表觀深度(apparent depth)」與「實際深度(real depth)」的關係。由於光線從水中進入空氣時發生折射,水中物體看起來比實際位置淺,反之岸上觀察者看到的魚比實際深度淺。實際深度 = 表觀深度 × 水的折射率。

選項分析

表觀深度與實際深度的關係:

apparent depth=real depthnwater\text{apparent depth} = \frac{\text{real depth}}{n_{water}}

因此:

real depth=apparent depth×nwater\text{real depth} = \text{apparent depth} \times n_{water}

水的折射率 nwater1.33n_{water} \approx 1.33(標準值,亦可近似為 43\frac{4}{3}

代入本題數值(表觀深度 = 45 cm):

real depth=45×1.3360 cm\text{real depth} = 45 \times 1.33 \approx 60 \text{ cm}

或用分數近似:

real depth=45×43=60 cm\text{real depth} = 45 \times \frac{4}{3} = 60 \text{ cm}

(A) ❌ 30 cm:若 real depth = 30 cm,則 apparent depth = 30/1.33 ≈ 22.6 c

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