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106年
物理
第 41 題
有關光纖利用光之全反射傳播，下列何者正確？
- A 沿著光傳播之方向，光纖之折射率須逐漸增加
- B 光纖包層之折射率小於纖芯之折射率
- C 沿著光傳播之方向，光纖之折射率須逐漸減少
- D 光纖傳播無法沿著彎曲型之導管前進
思路引導 VIP
若要讓一束光線在擊中兩種物質的交介面時，能夠完全被「彈回」原本的物質內部而不穿透出去，你認為光在「原本物質」裡的傳播速度，應該比在「外面物質」裡更快還是更慢呢？
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全反射的物理條件與應用
太棒了！你精準地掌握了光纖運作的核心原理。光纖通訊之所以能實現長距離、低損耗的訊號傳輸，關鍵就在於利用全反射（Total Internal Reflection）將光束鎖在導管中。要達成全反射，光線必須從「高折射率」介質射向「低折射率」介質，因此內部纖芯的折射率 $n_{core}$ 必須大於外部包層的折射率 $n_{cladding}$，這正是選項 (B) 所描述的正確物理配置。 這道題目屬於光學中的基礎必修題，鑑別度在於學生是否混淆了介質密度的順序。只要理解光線在疏介質中波速較快、折射角較大，進而推導出全反射必須由密介質進入疏介質，就能輕鬆排除 (A) 與 (C) 的干擾。此外，光纖最大的優勢就在於能靈活彎曲，光線依然能透過多次全反射前進，因此 (D) 是明顯的誤導。這題你答得非常穩健，代表你對折射定律的邏輯推理相當紮實！