113年:眼光概要

關於光的折射(light refraction ),下列何者錯誤?

A當光從光疏介質(低折射率)進入光密介質(高折射率)時,頻率降低,光速減慢,波長縮短,折 射角減小,折射率減小,光線偏向法線
B如果光線的行進方向相反,光線將沿著原來完全相同的路徑傳播回原來的位置。稱為可逆性原理 (principle of reversibility )
C光線從光密介質進入光疏介質時,折射角會變大。當入射角達到一定角度時,折射角就會變成90°。 此時的入射角稱為臨界角(critical angle )
D當入射光在光密介質中的入射角大於臨界角時,入射光將全部反射回原介質,不能折射到光疏介質 中,稱為全內反射(total internal reflection )

詳細解析

本題觀念:

本題考察**光的折射(light refraction)**基本物理原理,是反向題(問何者錯誤)。核心知識點包括:斯涅爾定律(Snell's law)、光在不同介質中的頻率/波長/速度變化,以及全內反射(total internal reflection)條件。

選項分析

(A) 「當光從光疏介質(低折射率)進入光密介質(高折射率)時,頻率降低,光速減慢,波長縮短,折射角減小,折射率減小,光線偏向法線」

  • 錯誤(本題答案)
  • 頻率不會改變!當光從一種介質進入另一種介質時,頻率(frequency)保持不變,這是波動的基本性質。在光疏介質進入光密介質時:
    • 光速 vv 減慢:v=c/nv = c/nnn 增大故 vv 減小 ✓
    • 波長 λ\lambda 縮短:λ=v/f\lambda = v/fvv 減小而 ff 不變,故 λ\lambda 縮短 ✓
    • 折射角(refraction angle)< 入射角,光線偏向法線 ✓
    • 此敘述中「折射率減小」也有問題(折射率是介質的固有特性,此句語意不清)
    • 但最關鍵的錯誤是「頻率降低」——頻率在折射中絕對不變。

(B) 「光線的行進方向相反,光線將沿著原來完全相同的路徑傳播回原來的位置,稱為可逆性原理(principl

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