105年:醫學六(1)

下列有關光波物理性質之敘述,何者錯誤?

A各種顏色不同波長之光波在真空中的速度是一樣的
B不同波長之色光在一般介質的速度是不一樣的
C光線在一般介質的折射係數( index of refraction )均大於 1
D+1D (屈光度, diopter )透鏡的焦距( focal length )定為一公尺,則+ 2D 鏡片的焦距為 兩公尺

詳細解析

本題觀念:

本題為反向題(問「何者錯誤」),考光波物理性質及屈光學基本公式,涵蓋折射係數(index of refraction)與屈光度(diopter, D)和焦距(focal length)的關係。

選項分析

(A) 各種顏色不同波長之光波在真空中的速度是一樣的 ✅ 正確陳述 在真空中,所有電磁波(包含各波長可見光)的速度均為光速 c3×108c \approx 3 \times 10^8 m/s,與波長無關。此為物理學基本定律。

(B) 不同波長之色光在一般介質的速度是不一樣的 ✅ 正確陳述 光在介質中的速度 v=c/nv = c/n,而折射係數 nn 會因波長不同而略有差異(色散現象,chromatic dispersion)。短波長(紫光)的折射係數較大,速度較慢;長波長(紅光)折射係數較小,速度較快,這正是稜鏡分光彩虹色光的物理基礎。

(C) 光線在一般介質的折射係數均大於 1 ✅ 正確陳述 折射係數定義為 n=c/vn = c/v,由於光在任何介質中的速度 v<cv < c(真空光速),故 n>1n > 1。所有常見眼科相關介質(玻璃、房水、水晶體等)的 nn 均大於 1。

(D) +1D(屈光度)透鏡的焦距為一公尺,則+2D 鏡片的焦距為兩公尺 ❌ 錯誤陳述(本題答案) 屈光度與焦距的關係為:

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