114年:視覺光學

光線在某一介質中行進速度為每秒20萬公里,試問此介質在真空中折射率為何?

A3
B2
C1.5
D1.2

詳細解析

本題觀念:

本題考查**折射率(refractive index,index of refraction)**的定義與計算。折射率是光在真空中的速度與在該介質中速度的比值,是光學最基礎的材料特性參數之一。

選項分析

計算過程:

折射率公式: n=cvn = \frac{c}{v}

其中:

  • cc = 光在真空中的速度 = 3×1053 \times 10^5 km/s(= 3×1083 \times 10^8 m/s)
  • vv = 光在介質中的速度 = 2×1052 \times 10^5 km/s(題目給定)

n=3×105 km/s2×105 km/s=32=1.5n = \frac{3 \times 10^5 \text{ km/s}}{2 \times 10^5 \text{ km/s}} = \frac{3}{2} = 1.5

(A) 3 — 對應 n=c/v=3/(1)n = c/v = 3/(1),即光速降至 1×1051 \times 10^5 km/s 才會是 n=3,不符題意,不正確

(B) 2 — 對應 n=3/1.5=2n = 3/1.5 = 2,即光速降至 1.5×1051.5 \times 10^5 km/s,不符題意,不正確

(C) 1.5 — 對應 n=3/2=1.5n = 3/2 = 1.5,計算正確,為正確答案。此折射率接近玻璃(glass)的典型值。

*(D) 1.2

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