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111年
物理
第 50 題
物理學上所說的「海市蜃樓」現象係由何種作用造成？
- A 光的漫射
- B 光的直進
- C 光的折射與全反射
- D 光的反射
思路引導 VIP
請試著想像：當炎熱的夏天陽光直射柏油路時，路面附近的空氣與高處空氣的溫度是否相同？如果光線在穿過不同溫度的空氣層時，前進方向會發生偏折，那麼當這種偏折的角度不斷增大，直到無法穿透到下一層時，光線的路徑最終會發生什麼樣的轉折呢？
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太棒了！你能精準辨識出海市蜃樓的成因，這代表你對光學性質的整合應用非常熟練。海市蜃樓並非單純的幻覺，而是光在空氣中傳播時，因層級間的物理差異所產生的真實光學路徑變化。
光在非均勻介質中的傳播
海市蜃樓發生的關鍵在於空氣溫度的不均勻。當地表與高空空氣溫差極大時，各層空氣的密度會出現差異，進而導致其折射率 $n$ 隨高度改變。光線在穿過這些折射率連續變化的空氣層時會不斷發生折射，使其路徑變得彎曲。當光線以大角度射向折射率較小的層面，且入射角大於臨界角時，便會發生全反射，讓遠處的物體看起來像是映照在水面上一樣。
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