110年:眼光概要

有關折射率的敘述,下列何者錯誤?

A和介質組成有關
B在真空以外的介質,光的速度越快,折射率越小
C在真空以外的介質,波長越長,折射率越大
D全反射發生在光線由高折射率的介質進入低折射率的介質時

詳細解析

本題觀念:

折射率(refractive index)的基本性質,包含其定義、與光速的關係、與波長的關係(色散),以及全反射(total internal reflection)的發生條件。本題為反向題,需找出錯誤敘述。

選項分析

(反向題:✅ 標示正確陳述,❌ 標示錯誤陳述)

(A) 和介質組成有關正確陳述 折射率由介質的電磁性質決定,n=c/vn = c/v,而光在介質中的速度 vv 由介質的組成(分子結構、密度、極化率等)決定。不同材質有不同折射率(如水 n1.33n \approx 1.33、玻璃 n1.5n \approx 1.5、鑽石 n2.42n \approx 2.42)。

(B) 在真空以外的介質,光的速度越快,折射率越小正確陳述 折射率定義為: n=cvn = \frac{c}{v} 其中 cc 為真空中光速,vv 為光在介質中的速度。vv 越大,nn 越小;vv 越小,nn 越大。此陳述完全正確。

(C) 在真空以外的介質,波長越長,折射率越大錯誤陳述(= 本題答案) 此與正常色散(normal dispersion)的規律相反。在正常色散介質(絕大多數光學材料在可見光範圍內)中:波長越長,折射率越小;波長越短,折射率越大。

  • 紅光(波長約 700 nm)折射率

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