107年:視覺光學(2)
隔著 5 cm厚的平板玻璃( n=1.5)從正上方閱讀玻璃下方的文字,則看起來文字的深度及大小為何?
A3.3 cm,放大
B3.3 cm,一樣大
C5 cm,放大
D5 cm,一樣大
詳細解析
本題觀念:
本題考查光線通過平板玻璃(flat glass slab)時的視深(apparent depth)與側向放大率(lateral magnification)。關鍵公式為:視深 = 實際深度 ÷ 折射率(n);對於平行平面的平板玻璃,從正上方垂直觀察時,側向大小不變(放大率 = 1)。
選項分析
已知條件:
- 玻璃厚度(實際深度):
- 折射率:
- 觀察方向:從正上方垂直(normal incidence)
Step 1:計算視深(apparent depth)
當光線由光密介質(玻璃,n=1.5)進入光疏介質(空氣,n=1.0),垂直觀察時:
文字看起來比實際位置淺(近),即視深 3.33 cm < 實際深度 5 cm。
Step 2:判斷側向放大率
對於平行平面的平板玻璃,從正上方垂直觀察(paraxial, normal incidence):
- 折射只發生在垂直方向(深度方向),使物體「顯淺」
- 側向(水平)方向沒有屈折效果,物體側向尺寸不改變
- 側向放大率(lateral
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