113年:眼光概要

光線以入射角10度,從折射率1.33的水進入一介質,若測得折射角為4度,則此介質的折射率最接近下列那一數值?

A0.53
B1.20
C3.33
D5.50

詳細解析

本題觀念:

斯涅爾定律(Snell's law)——折射率計算

當光線從一種介質進入另一種介質時,遵循斯涅爾定律(折射定律):

n1sinθ1=n2sinθ2n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2

其中:

  • n1n_1:入射介質折射率(水,n1=1.33n_1 = 1.33
  • θ1\theta_1:入射角 = 10°
  • n2n_2:折射介質折射率(未知)
  • θ2\theta_2:折射角 = 4°

選項分析

代入公式求解 n2n_2

n2=n1sinθ1sinθ2=1.33×sin10°sin4°n_2 = \frac{n_1 \sin\theta_1}{\sin\theta_2} = \frac{1.33 \times \sin 10°}{\sin 4°}

計算各三角函數值:

  • sin10°0.1736\sin 10° \approx 0.1736
  • sin4°0.06976\sin 4° \approx 0.06976

n2=1.33×0.17360.06976=0.23090.069763.31n_2 = \frac{1.33 \times 0.1736}{0.06976} = \frac{0.2309}{0.06976} \approx 3.31

最接近選項 (C) 3.33

(A) 0.53 — 數值小於 1,這意味著光在該介質中速度超過真空光速,物理上不可能(所有已知介質折射率 ≥ 1)。❌

(B) 1.20 — 太小。若 $n_2 = 1.20 < n_

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