107年:視覺光學(2)

使用折射率 1.9未鍍膜之透鏡,當光線通過透鏡時,其總反射率為何?

A10.4%
B12.3%
C15.7%
D18.3%

詳細解析

本題觀念:

菲涅耳反射(Fresnel reflection)— 未鍍膜透鏡的總反射率計算

光線在兩種介質界面折射時,部分光能量被反射,反射率由菲涅耳公式(Fresnel equations)決定。對於未鍍膜(uncoated)透鏡,光線需穿過前後兩個空氣-玻璃界面,每個界面均有反射損耗。

選項分析

計算過程如下:

單一界面反射率(正向入射,normal incidence):

R=(n2n1n2+n1)2R = \left(\frac{n_2 - n_1}{n_2 + n_1}\right)^2

對折射率 n=1.9n = 1.9(玻璃),n1=1.0n_1 = 1.0(空氣):

R1=(1.91.01.9+1.0)2=(0.92.9)2=(0.3103)20.0963=9.63%R_1 = \left(\frac{1.9 - 1.0}{1.9 + 1.0}\right)^2 = \left(\frac{0.9}{2.9}\right)^2 = (0.3103)^2 \approx 0.0963 = 9.63\%

兩個界面的總反射率(光線進入前表面後,穿透光再遇後表面):

  • 穿過前表面的透射率:T1=1R1=10.0963=0.9037T_1 = 1 - R_1 = 1 - 0.0963 = 0.9037
  • 後表面再損失:R2=R1=9.63%R_2 = R_1 = 9.63\%
  • 總透射率:$T_{total} = T_1 \times (1 - R_2) = 0.9037 \times (1 - 0.

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