普考-驗光生眼鏡光學概要113 年第 17 題單選題
晴朗的天空看起來是藍色,主要是因為下列何種原因?
A廷得耳效應(Tyndall Effect)
B反射
C瑞利散射(Rayleigh scattering)正確答案
D折射
C正確答案
天空呈藍色是因為大氣中小分子對短波長(藍光)的瑞利散射比紅光強得多。
為什麼答案是 C
瑞利散射強度與波長四次方成反比(I∝1/λ⁴),藍光波長短、被大氣分子散射最強,因此整片天空呈現藍色;夕陽偏紅也是同原理(藍光散掉只剩紅光直射)。
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完整詳解
Pro · 無限重點 天空呈藍色是因為大氣中小分子對短波長(藍光)的瑞利散射比紅光強得多。
看到「天空為何是藍的」→ 直接選瑞利散射,幾乎是物理光學送分題。
逐選項分析
A✕ 陷阱
廷得耳效應是光通過膠體(粒子較大)時的散射,如霧、牛奶中的光路。天空的空氣分子遠小於可見光波長,屬於瑞利散射範疇,不是廷得耳效應。
B✕
反射是光線在界面上改變方向(如鏡面),天空並沒有明確界面讓陽光反射成藍色,故非主因。
C✓ 正確
瑞利散射強度與波長四次方成反比(I∝1/λ⁴),藍光波長短、被大氣分子散射最強,因此整片天空呈現藍色;夕陽偏紅也是同原理(藍光散掉只剩紅光直射)。
D✕
折射是光穿過不同介質時改變方向(如彩虹、透鏡成像),無法解釋整片天空為何呈藍色。
光的散射類型比較
| 類型 | 粒子大小 | 波長關係 | 典型例子 |
|---|
| 瑞利散射 | 遠小於波長 | I ∝ 1/λ⁴,短波長強 | 藍天、紅色夕陽 |
| 米氏散射 | 與波長相近 | 對各波長接近 | 白雲、霧 |
| 廷得耳效應 | 膠體粒子 | 可見光路徑 | 牛奶、煙霧中光束 |
| 反射/折射 | 巨觀界面 | 與波長關係小 | 鏡面、彩虹 |
廷得耳效應與瑞利散射都屬「散射現象」,容易混淆。關鍵差別是粒子大小:空氣分子極小 → 瑞利;膠體粒子 → 廷得耳。考選部常用這組近似名詞設陷阱。