107年:眼光概要(2)

根據比爾 -朗伯定律( Beer-Lambert law ),已知某鏡片每 1 mm厚可以吸收 20%的光線,若僅考慮吸收,則該鏡片 3 mm厚時的可見光穿透率約為多少?

A40%
B51%
C62%
D72%

詳細解析

本題觀念:

比爾-朗伯定律(Beer-Lambert law)描述光線穿過吸收介質時,穿透率(transmittance)與介質厚度的指數關係。每層介質的穿透率是相乘的(multiplicative),而非相加。

選項分析

(A) 40% 若以線性計算(20% × 3 = 60% 吸收,穿透 40%),忽略了指數衰減的本質,此算法不符合 Beer-Lambert law。❌

(B) 51% 依比爾-朗伯定律,3 mm 厚的穿透率 = 0.83=0.51251%0.8^3 = 0.512 \approx 51\%。✅

(C) 62% 不符合計算結果。❌

(D) 72% 若只算一層(0.81=80%0.8^1 = 80\%)或計算有誤,可能得到此類偏高的結果。❌

答案解析

依題意,每 1 mm 厚吸收 20% 光線,代表每 1 mm 的穿透率(transmittance)為: T1mm=10.20=0.80T_{1\text{mm}} = 1 - 0.20 = 0.80

比爾-朗伯定律(Lambert's law of absorption)指出,光強度隨路徑長度呈指數衰減: I=I0eαlI = I_0 \cdot e^{-\alpha l}

對於 3 mm 厚的鏡片,各層穿透率相乘:

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