一束光線投射到3公尺深的一池水，其入射角為30°。當這束光線投射到水底時，它會產生大約多少公分的位移？（水的折射率為1.33）

本題觀念：

光線從空氣進入水中發生折射（refraction）時，光線在水底產生的橫向位移（lateral/horizontal displacement）計算。應用司乃耳定律（Snell's law）求折射角，再計算因折射造成的水平位移。

選項分析

已知條件：

• 水深（$d$）= 3 公尺 = 300 公分
• 入射角（$\theta_i$）= 30°
• 水的折射率（$n_w$）= 1.33
• 空氣折射率（$n_{air}$）= 1.00

步驟一：應用司乃耳定律求折射角（$\theta_r$）

$n_{air} \sin\theta_i = n_w \sin\theta_r$

$1.00 \times \sin 30° = 1.33 \times \sin\theta_r$

$\sin\theta_r = \frac{\sin 30°}{1.33} = \frac{0.5}{1.33} = 0.3759$

$\theta_r = \arcsin(0.3759) \approx 22.08°$

步驟二：計算位移

本題的「位移」是指光線在水底實際到達的位置，與若光線不折射（沿原入射方向直進）時到達水底的位置之間的水平距離差。

若光線不折射（沿 30° 直進至水底），水平分量：

$$$$

...（解析預覽）...