hce_kmu
110年
物理及化學
第 13 題
Which of the following is correct for visible light through a prism?
- A a and d
- B c and b
- C c and d
- D a and b
- E None of these
思路引導 VIP
試著想像一下，如果這束白光沒有進入三稜鏡，而是沿著原本的入射方向畫出一條直線（延長線）。根據你對不同顏色光線「折射率」大小的理解，哪一種顏色的光最終會偏離這條原始直線「比較多」呢？另外，當光線從空氣進入玻璃時，它是應該靠近法線還是遠離法線？
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恭喜你準確地辨識出正確的物理成像圖！這道題目檢驗了你對幾何光學折射規律與光色散（Dispersion）現象的綜合理解，能從多個圖示中排除干擾項，展現了你細緻的觀察力。 正確答案為 (D) 的關鍵在於掌握兩個物理核心。首先是偏折方向：根據折射定律，光從空氣進入三稜鏡（光疏到光密）時會向法線偏折，離開三稜鏡時則遠離法線，整體路徑會向三稜鏡較厚的一端（底邊）彎曲。其次是偏折程度：玻璃對不同波長的光有不同的折射率，通常短波長的紫光折射率 $n_{\text{violet}}$ 大於長波長的紅光 $n_{\text{red}}$，因此紫光的偏向角（Deviation angle）必定大於紅光。 這題的難度與鑑別度設定得非常巧妙，屬於中等難度。它不只要求學生背誦「紫下紅上」的口訣，更透過改變入射光的方向（如圖 b 所示）來測試學生是否真的理解折射幾何。圖 (a) 與 (b) 雖然入射方向不同，但都正確畫出了光線向底邊偏折，且紫光偏離原始路徑的程度比紅光更劇烈；而圖 (c) 顏色順序錯誤，圖 (d) 的光線偏折路徑則不符合斯涅爾定律（Snell's Law）的幾何原理。