111年:眼光概要

承上題【當光線由折射率為1.0的空氣,以入射角度為45度角,進入折射率為A的介質,得到光線的折射角為30度,介質折射率A的數值最接近下列那個數字?】,當光線反向由折射率為A的介質進入空氣中時,會產生全反射的臨界角度與下列那個數值最接近?

A10度
B30度
C45度
D60度

詳細解析

本題觀念:

承上題(54303),已知折射率 A ≈ 1.414(即 2\sqrt{2}),本題考查光線由折射率 A 的介質反向進入空氣(折射率 1.0)時,產生全反射的臨界角(critical angle)計算。

選項分析

先以上題結果計算臨界角 θc\theta_c

θc=arcsin(n2n1)=arcsin(1.02)=arcsin(22)=45°\theta_c = \arcsin\left(\frac{n_2}{n_1}\right) = \arcsin\left(\frac{1.0}{\sqrt{2}}\right) = \arcsin\left(\frac{\sqrt{2}}{2}\right) = 45°

(A) 10度 ❌ 計算值為 45°,遠不符。

(B) 30度 ❌ 這是上題的折射角,非本題的臨界角。

(C) 45度 ✅ 正確答案arcsin(1/2)=45°\arcsin(1/\sqrt{2}) = 45°

(D) 60度 ❌ 高估,不符計算結果。

答案解析

臨界角(critical angle, θc\theta_c)公式(當光從光密介質進入光疏介質時):

θc=arcsin(nn)\theta_c = \arcsin\left(\frac{n_{\text{疏}}}{n_{\text{密}}}\right)

其中:

  • $n_{\text{密}} = A = \sqrt{2} \

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