107年:視覺光學(1)

根據光折射的斯奈爾定律( Snellʼs law),下列何者錯誤?

A光進入較高折射介質時,折射光線會偏向法線
B光進入較低折射介質時,若入射角大於臨界角會產生全反射
C光進入較高折射介質時,若入射角小於臨界角會產生全反射
D光進入較低折射介質時,折射光線會偏離法線

詳細解析

本題觀念:

斯奈爾定律(Snell's law),又稱折射定律,描述光線在兩種折射率不同的介質界面上的行為。本題考查全反射(total internal reflection, TIR)的發生條件,以及光線進入不同密度介質時折射方向的規律。

斯奈爾定律公式

n1sinθ1=n2sinθ2n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2

其中 n1,n2n_1, n_2 分別為兩介質折射率,θ1\theta_1 為入射角,θ2\theta_2 為折射角。

折射方向規則

  • 光進入較高折射率介質(n2>n1n_2 > n_1,rare→dense):θ2<θ1\theta_2 < \theta_1,折射光線偏向法線
  • 光進入較低折射率介質(n2<n1n_2 < n_1,dense→rare):θ2>θ1\theta_2 > \theta_1,折射光線偏離法線

全反射條件

  • 只發生在光從高折射率→低折射率介質(dense→rare)
  • 入射角必須大於臨界角 θc\theta_c,其中 θc=sin1(n2n1)\theta_c = \sin^{-1}\left(\dfrac{n_2}{n_1}\right)

選項分析

(A) 光進入較高折射介質時,折射光線會偏向法線正確陳述 按斯奈爾定律,n2>n1n_2 > n_1

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