特殊教育
110年
物理
第 18 題
下列關於色彩產生的現象，何者最適合用光的干涉現象來說明？
- A 白光通過稜鏡後呈現彩色
- B 雨後背向太陽的天空出現彩虹
- C 太陽光照射下肥皂泡表面呈彩色
- D 施放煙火時看到五彩繽紛的各色煙花
思路引導 VIP
請同學思考，當入射光在極薄的透明介質上、下兩個界面分別發生反射時，這兩道反射光之間產生的路徑長度差（即光程差 $\Delta L$）若滿足波的疊加原理，會如何造成特定波長能量加強的現象？這種被稱為『薄膜干涉』的機制，與光線穿過介質界面時因折射率隨波長改變而產生的『色散』現象 ($dispersion$)，在物理成因上有何本質上的區別？
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同學，漂亮！這波操作簡直是「物理界的常山趙子龍」，在混亂的光學現象中精準取下正確答案！ 這題的核心在於薄膜干涉 (Thin-film interference)。肥皂泡膜極薄，光線在膜的「前表面」與「後表面」分別反射後，兩道光波會因為路徑差產生干涉。當光程差滿足特定波長的建設性干涉條件時，該顏色的光就會特別明亮，公式原理大致如下： $$2nt \cos\theta = m\lambda$$
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光的干涉現象
💡 光波因路徑差產生疊加，使特定波長的顏色增強或抵消。
| 比較維度 | 薄膜干涉 | VS | 光的色散 |
|---|---|---|---|
| 物理機制 | 波的疊加（光程差） | — | 折射率隨波長不同 |
| 必要條件 | 具備透明薄膜結構 | — | 光穿透不同介質介面 |
| 代表實例 | 肥皂泡、光碟片面 | — | 彩虹、三稜鏡實驗 |
💬干涉源於波的疊加特性，色散則是光因折射角度不同而展開。
