106年:視覺光學(3)

假設不考慮光在介質間的反射作用,關於光在行進中發生折射的現象敘述,下列何者錯誤?

A是光遇到不同傳播速度的介質所產生的
B光的頻率不變
C光的波長不變
D光的振幅不變

詳細解析

本題觀念:

本題考查光在折射(refraction)過程中,各物理量(頻率、波長、振幅)的變化情況。此題為反向題,問何者錯誤。折射的本質是光從一種介質進入另一種介質時,因傳播速度改變而產生的行進方向偏折現象。

選項分析

(本題為「下列何者錯誤」,以 ✅ 標記正確陳述,❌ 標記錯誤陳述)

(A) 是光遇到不同傳播速度的介質所產生的 ✅ 折射的根本原因正是光在不同介質中的傳播速度不同。速度改變使波前偏折,依 Snell's law:n1sinθ1=n2sinθ2n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2,折射率 n=c/vn = c/v,速度慢的介質折射率較高。此陳述正確

(B) 光的頻率不變 ✅ 頻率(frequency)是光源振動的固有特性,由光源決定,與介質無關。當光從一種介質進入另一種介質時,每秒通過介面的波峰數(即頻率)保持不變。此陳述正確

(C) 光的波長不變 ❌ 這是本題的錯誤選項。光的波速、波長、頻率三者的關係為:v=fλv = f\lambda,其中頻率 ff 不變,但光速 vv 在新介質中改變,因此波長 λ=v/f\lambda = v/f 必然改變。進入折射率較高(速度較慢)的介質時,波長縮短;進入折射率較低(速度較快)的介質時,波長增長。光的波長會改變,因此此陳述**錯誤*

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