111年:眼光概要

一白光經過稜鏡產生色散現象,下列何種顏色光線會最靠近稜鏡頂端?

A
B
C
D

詳細解析

本題觀念:

稜鏡色散(prism dispersion)中,白光通過稜鏡時各色光因折射率不同而產生不同偏折角,形成可見光譜。光線向稜鏡底部偏折,偏折量最小的顏色最靠近稜鏡頂端(apex)。

選項分析

(A) 紅 ✅ 正確答案 紅光波長最長(約 700 nm),折射率最小,偏折角最小,因此通過稜鏡後最靠近頂端(apex)。

(B) 黃 黃光波長居中,偏折角介於紅與藍之間,不靠頂端也不靠底端。

(C) 藍 藍光波長較短,折射率較大,偏折角較大,較靠近底部。

(D) 紫 紫光(violet)波長最短(約 400 nm),折射率最大,偏折角最大,最靠近稜鏡底部(base),與頂端距離最遠。

答案解析

稜鏡光學的核心規律:

n1λn \propto \frac{1}{\lambda}

折射率 nn 與波長 λ\lambda 成反比。可見光波長由長至短排列為:

紅(700 nm)> 橙 > 黃 > 綠 > 藍 > 靛 > 紫(400 nm)\text{紅(700 nm)> 橙 > 黃 > 綠 > 藍 > 靛 > 紫(400 nm)}

通過稜鏡時,所有顏色均向底部偏折(prism bends light toward its base),偏折角 δ\delta 由折射率決定:偏折角小 → 光線較靠頂端(apex),偏折角大 → 光線較靠底端(base)。

因此:

  • 紅光

...(解析預覽)...