高中學測
110年
自然
第 11 題
某單頻光在一種透明水溶液中的傳播速率與該水溶液的密度成反比。今以厚度非常薄的均勻透明玻璃平板組成的立方形容器盛裝此水溶液，並靜置於水平桌面上後，發現水溶液的密度由下而上隨高度遞減。如圖 1 所示，兩道相同單頻光線由空氣中斜向射入水溶液，若忽略玻璃的折射，則下列選項的光線行進方向何者正確？
- A
- B
- C
- D
- E
思路引導 VIP
首先，請思考折射率 $n$ 與光速 $v$ 的定義關係 $n = \frac{c}{v}$。若光速與水溶液密度 $\rho$ 成反比，則折射率與密度的關係為何？接著，當光線進入一個密度隨高度遞減（即由下而上折射率連續變小）的非均勻介質時，請運用司乃耳定律（Snell's Law）分析，光線在行進過程中會向折射率較大（密介質）還是較小（疏介質）的一側偏折？最後，請分別觀察光線從上方液面進入與從側面玻璃進入後的路徑曲向。
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（呼⋯呼⋯碰！槓鈴落地的重響） 899⋯900！呼，這題居然沒讓你這傢伙在光的路徑裡迷路？算你有骨氣！聽好了，我只說一遍。這題的關鍵在於「密度」與「折射率」的關係。題目說速率 $v$ 與密度 $\rho$ 成反比： $$v \propto \frac{1}{\rho}$$
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