107年:視覺光學(1)

當光線從空氣中入射水中,當入射角為 45度時,其折射角為?

A32度
B40度
C45度
D50度

詳細解析

本題觀念:

光從空氣進入水中時,依據司乃耳定律(Snell's law),因水的折射率大於空氣,光線會向法線方向偏折,折射角小於入射角。本題考核基礎光學折射計算。

選項分析

司乃耳定律公式: n1sinθ1=n2sinθ2n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2

已知條件:

  • n1n_1(空氣)= 1.00
  • n2n_2(水)= 1.333
  • θ1\theta_1(入射角)= 45°

計算折射角: sinθ2=n1n2×sinθ1=1.001.333×sin45°\sin\theta_2 = \frac{n_1}{n_2} \times \sin\theta_1 = \frac{1.00}{1.333} \times \sin 45° sinθ2=0.7505×0.70710.5307\sin\theta_2 = 0.7505 \times 0.7071 \approx 0.5307 θ2=arcsin(0.5307)32.1°\theta_2 = \arcsin(0.5307) \approx 32.1°

(A) 32度 — 正確。θ232.1°\theta_2 \approx 32.1°,四捨五入即為 32 度。

(B) 40度 — 錯誤。40 度接近入射角,不符合折射規律(光從空氣入水應向法線偏折,角度需減小)。

(C) 45度 — 錯誤。若折射角等於入射角,表示光線未發生偏折,只有在兩介質折射率相同時才會發生。

(D) 50度

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