114年:眼光概要

當光束經過某介質時,其速度下降為2.0×10^8m/s,此介質之折射率為多少?

A0.67
B1.33
C1.5
D1.67

詳細解析

本題觀念:

折射率(refractive index, n)定義為光在真空中的速度(c)與光在介質中速度(v)之比值。此題直接套用公式計算。

選項分析

已知條件:

  • 光在介質中的速度 v=2.0×108 m/sv = 2.0 \times 10^8 \text{ m/s}
  • 光在真空中的速度 c=3.0×108 m/sc = 3.0 \times 10^8 \text{ m/s}

套用公式: n=cv=3.0×1082.0×108=1.5n = \frac{c}{v} = \frac{3.0 \times 10^8}{2.0 \times 10^8} = 1.5

(A) 0.67 ❌ — 此為 v/c(倒數),錯誤。折射率必須 ≥ 1,0.67 < 1,物理上不可能。

(B) 1.33 ❌ — 此為水(water)的折射率,非本題計算結果。

(C) 1.5 ✅ — 正確計算值,符合皇冠玻璃(crown glass)的典型折射率範圍(n ≈ 1.52)。

(D) 1.67 ❌ — 此接近高折射率玻璃(hi-index glass)的值,非本題計算結果。

答案解析

正確答案為 (C)

折射率公式: n=cvn = \frac{c}{v}

其中:

  • cc(真空中光速)= 3.0×108 m/s3.0 \times 10^8 \text{ m/s}
  • vv(介質中光速)= $2.0 \ti

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