普考-驗光生眼鏡光學概要111 年第 12 題單選題
光的全反射現象是發生在下列何者?
A當光線於光疏介質進入光密介質時,發生在入射角小於臨界角度時
B當光線於光疏介質進入光密介質時,發生在入射角大於臨界角度時
C當光線於光密介質進入光疏介質時,發生在入射角小於臨界角度時
D當光線於光密介質進入光疏介質時,發生在入射角大於臨界角度時正確答案
D正確答案
全反射只發生在『光密→光疏』且入射角大於臨界角時,光線全數反射回原介質。
為什麼答案是 D
正解。光由光密介質(如玻璃 n=1.5)進入光疏介質(如空氣 n=1)時,當入射角大於臨界角 θc(sinθc = n2/n1),折射光消失,發生全反射。
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完整詳解
Pro · 無限重點 全反射只發生在『光密→光疏』且入射角大於臨界角時,光線全數反射回原介質。
記口訣:『密到疏、超臨界』才全反射。光纖通信就是利用此原理。
逐選項分析
A✕
方向錯誤。光疏→光密時,光線一定會折射進入光密介質,不會發生全反射,且此情況根本沒有臨界角。
B✕ 陷阱
方向錯誤陷阱。光疏進光密時沒有臨界角概念,入射角再大也只是折射角變大,不會全反射。
C✕ 陷阱
方向對但角度錯。光密→光疏時,入射角小於臨界角仍會發生折射(折射角較大),必須超過臨界角才全反射。
D✓ 正確
正解。光由光密介質(如玻璃 n=1.5)進入光疏介質(如空氣 n=1)時,當入射角大於臨界角 θc(sinθc = n2/n1),折射光消失,發生全反射。
全反射兩大必要條件
| 條件 | 內容 | 原因 | 應用 |
|---|
| 介質方向 | 光密 → 光疏 | 折射角 > 入射角,才有可能達 90° | 光纖、稜鏡 |
| 角度條件 | 入射角 > 臨界角 θc | sinθc = n疏/n密 | 潛望鏡、鑽石閃光 |
| 臨界角公式 | sinθc = n2/n1 (n1>n2) | 折射角=90°時的入射角 | 玻璃-空氣約 41.8° |
最常見陷阱是把『光密光疏方向』顛倒。考生要記住:只有從光密跑向光疏(如玻璃→空氣)才可能全反射,因為此時折射角大於入射角,角度夠大時折射角會超過 90° 而消失。反向則永遠只有折射。