113年:眼光概要

當光從低密度介質進入到高密度介質,光波的傳播速率會減慢,下列敘述何者錯誤?

A因波長減少
B因頻率減少
C因折射率增大
D因入射角大於折射角

詳細解析

本題觀念:

本題考核光從低密度介質(如空氣)進入高密度介質(如玻璃)時,光速減慢的物理原因。反向題,問「何者錯誤」,需找出描述不正確的選項。核心知識點:光在介質中傳播時,頻率(frequency)不會改變,改變的是波長(wavelength)和波速(wave speed)。

選項分析

基本關係: v=f×λv = f \times \lambda

其中 vv = 波速,ff = 頻率,λ\lambda = 波長。

當光從低密度(如空氣)進入高密度(如玻璃)介質:

  • 波速 vv 減少(光被介質中的原子吸收再輻射,等效速度降低)
  • 折射率 n=c/vn = c/vvv 減少 → nn 增大
  • 頻率 ff 保持不變(頻率由光源決定,進入新介質不改變)
  • v=fλv = f\lambdavv 減少而 ff 不變 → λ\lambda 減少
  • 入射角 > 折射角(光往法線方向折)

(A) 因波長減少 ✅ 正確陳述 光速減慢、頻率不變 → 波長依比例減少(λ=v/f\lambda = v/fvv 減而 ff 不變 → λ\lambda 減)。此敘述正確,不是本題答案。

(B) 因頻率減少錯誤陳述(本題答案) 光從一種介質進入另一種介質時,頻率始終保持不變

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