106年:眼光概要(2)

假設一個透鏡放在空氣中,當一束光在透鏡中行進的速度是 2×108 m/s,假設光在真空中行進的速度是 3×108 m/s,則此透鏡的折射率為多少?

A0.67
B1.00
C1.50
D2.00

詳細解析

本題觀念:

折射率(refractive index)的定義及計算。折射率是描述光在介質中傳播速度相對於真空的比值,是光學及驗光學的基礎概念。

選項分析

(A) 0.67 這是將公式倒置(v/c=2×108/3×108=0.67v/c = 2×10^8 / 3×10^8 = 0.67)所得的錯誤結果。折射率 n1n \geq 1,不可能小於 1(光在介質中速度不可能超過真空光速)。

(B) 1.00 折射率 1.00 代表真空(或空氣近似值),代表光速未被介質減慢,不符合題目條件(光在透鏡中速度已低於真空光速)。

(C) 1.50 ✅(正確答案) 代入折射率公式: n=cv=3×108 m/s2×108 m/s=1.50n = \frac{c}{v} = \frac{3 \times 10^8 \text{ m/s}}{2 \times 10^8 \text{ m/s}} = 1.50 此值恰好與一般光學玻璃(crown glass)的折射率相符(約 1.52),結果合理。

(D) 2.00n=2.00n = 2.00,代表光速被減慢至 1.5×1081.5 \times 10^8 m/s,遠比題目給的 2×1082 \times 10^8 m/s 慢,計算不符。

答案解析

折射率(refractive index)的定義公式為: n=cvn = \frac{c}{v} 其中:

  • cc:光在真空中的速度($3 \

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