107年:醫物幅安(2)

對小角度斜向入射( oblique incidence )超音波而言,若介質二之波速為介質一之兩倍,則其穿透角(transmission angle )大約是入射角( incidence angle )的多少倍?

A0.5
B2
C4
D6

詳細解析

本題觀念:

小角度斜向入射超音波在介質界面的折射行為,應用 Snell's law 與小角度近似(small angle approximation)推導穿透角與入射角的關係。

選項分析

(A) 0.5 倍 若穿透角為入射角的 0.5 倍,代表穿透角更小,意即波速在介質二更慢。本題設定介質二波速為介質一的兩倍,方向相反,不正確。

(B) 2 倍 依照 Snell's law: sinθiv1=sinθtv2\frac{\sin\theta_i}{v_1} = \frac{\sin\theta_t}{v_2} 對於小角度,sinθθ\sin\theta \approx \theta(弧度),因此: θiv1θtv2\frac{\theta_i}{v_1} \approx \frac{\theta_t}{v_2} θtθi×v2v1=θi×2\theta_t \approx \theta_i \times \frac{v_2}{v_1} = \theta_i \times 2 穿透角約為入射角的 2 倍。正確。

(C) 4 倍 無物理根據,計算不符。

(D) 6 倍 無物理根據,計算不符。

答案解析

Snell's law 的完整形式為: sinθiv1=sinθtv2\frac{\sin\theta_i}{v_1} = \frac{\sin\theta_t}{v_2}

其中 $\t

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