106年:眼光概要(2)

光線以入射角 10 度,從折射率 1 的空氣進入一介質(medium),若測得折射角為 5 度,則此介質折射率最接近下列那個數字?

A0.50
B2.00
C5.50
D3.20

詳細解析

本題觀念:

折射定律(Snell's law)與折射率計算。當光線從一個介質進入另一個介質時,其行進方向會改變,折射率(refractive index, n)定義了各介質對光速的影響程度,可透過 Snell's law 計算未知介質的折射率。

選項分析

Snell's law 公式: n1sinθ1=n2sinθ2n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2

本題條件:

  • n1=1n_1 = 1(空氣)
  • θ1=10°\theta_1 = 10°(入射角)
  • θ2=5°\theta_2 = 5°(折射角)

代入計算: n2=n1sinθ1sinθ2=1×sin10°sin5°=0.17360.087161.99n_2 = \frac{n_1 \cdot \sin\theta_1}{\sin\theta_2} = \frac{1 \times \sin 10°}{\sin 5°} = \frac{0.1736}{0.08716} \approx 1.99

(A) 0.50 — 折射率小於 1,代表光進入此介質後速度比真空還快,不符合物理現實(任何介質折射率皆 ≥ 1),且數學計算不符。❌

(B) 2.00 — 計算所得 n21.99n_2 \approx 1.99,最接近 2.00。✅ 正確答案

(C) 5.50 — 數值過大,無法對應入射角 10° / 折射角 5° 的條件。❌

(D) 3.20

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