107年:眼光概要(2)

當光線由介質 A進入介質 B,若 A的折射係數( refractive index )是 2.42,B的折射係數是 1.0。則其產生的臨界角( critical angle )是多少度?( sin16.99°=0.29 sin0°=0 sin24.40°=0.413 sin90°=1 )

A16.99°
B
C24.40°
D90°

詳細解析

本題觀念:

本題考查**全內反射(total internal reflection)與臨界角(critical angle)**的計算。當光線從折射率較高的介質進入折射率較低的介質,超過某一入射角後,折射光將消失,所有光線都被反射回去。此特定入射角即為臨界角,可由 Snell 定律推導。

選項分析

(A) 16.99° 此角度對應 sin 16.99° = 0.29,而 n₂/n₁ = 1.0/2.42 ≈ 0.413,兩者不相符。❌

(B) 0° sin 0° = 0,不符合任何有意義的臨界角計算,此選項為干擾。❌

(C) 24.40° 正確答案。sin 24.40° = 0.413,與 n₂/n₁ = 1.0/2.42 ≈ 0.413 完全吻合。✅

(D) 90° sin 90° = 1,若臨界角為 90° 表示折射率相等(n₁ = n₂),不符合本題條件。此選項實為 Snell 定律推導過程中折射角等於 90° 的條件,而非臨界角本身。❌

答案解析

臨界角的推導:

由 Snell 定律(司乃耳定律): n1sinθ1=n2sinθ2n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2

在臨界角條件下,折射角 θ2=90°\theta_2 = 90°,此時 sin90°=1\sin 90° = 1,代入:

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