107年:視覺光學(1)

已知光線在某鏡片中的速度為水中的 5/6倍,則該鏡片的折射率為?

A1.1
B1.5
C1.6
D1.7

詳細解析

本題觀念:

本題考查**折射率(refractive index, n)**的定義與計算。折射率定義為光在真空中的速度與光在該介質中速度的比值。本題提供的是光在鏡片中的速度相對於水中速度的比值,需利用水的折射率作為中間橋樑進行換算。

選項分析

推導過程

折射率的基本定義: n=cvn = \frac{c}{v} 其中 cc = 光在真空中的速度,vv = 光在該介質中的速度。

已知條件

  • 光在鏡片中的速度 vlens=56×vwaterv_{lens} = \frac{5}{6} \times v_{water}
  • 水的折射率 nwater=1.333n_{water} = 1.333(約 43\frac{4}{3}

計算鏡片折射率

nlens=cvlens=c56×vwater=65×cvwater=65×nwatern_{lens} = \frac{c}{v_{lens}} = \frac{c}{\frac{5}{6} \times v_{water}} = \frac{6}{5} \times \frac{c}{v_{water}} = \frac{6}{5} \times n_{water}

nlens=1.2×1.333=1.60n_{lens} = 1.2 \times 1.333 = 1.60

(A) 1.1 — 數值過低,低於水的折射率(1.333),不合理。❌

(B) 1.5 — 接近一般光學玻璃(crown glass n ≈ 1

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