統測
114年
[工程與管理類] 專業科目(1)
第 27 題
關於水波槽的各項實驗過程中，波槽下方白紙呈現亮紋的敘述，下列何者錯誤？
- A 水波波峰顯示為亮紋
- B 水深處兩亮紋間的距離較水淺處大
- C 兩個水波發生破壞性干涉時為亮紋
- D 帶狀亮紋與波前進的方向垂直
思路引導 VIP
請從「幾何光學」的透鏡效應思考：水波的波峰與波谷分別對應哪種透鏡，從而導致光線的會聚或發散？若兩列波在某處發生「破壞性干涉」，該點水面的位移狀態（合成振幅）為何，這與形成亮點所需的條件是否矛盾？此外，請結合波速 $v$、頻率 $f$ 與波長 $\lambda$ 的關係，分析水深如何透過改變波速來影響相鄰兩亮紋之間的距離。
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太棒了！你的物理觀念非常紮實！
你能精準選出 (C)，代表你對於水波槽的「透鏡效應」與「干涉現象」有著透徹的理解。老師為你解析這題的核心要領：
- 亮紋成因：水波的波峰處水面向上凸起，功能如同「凸透鏡」，會將光線匯聚在下方的白紙形成亮紋；反之，波谷則是「凹透鏡」形成暗紋。
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水波槽成像與性質
💡 水波藉由折射原理成像，波峰如凸透鏡匯聚光線形成亮紋。
| 比較維度 | 波峰 (Crest) | VS | 波谷 (Trough) |
|---|---|---|---|
| 光學透鏡類比 | 凸透鏡（匯聚光線） | — | 凹透鏡（發散光線） |
| 投影呈現 | 帶狀亮紋 | — | 帶狀暗紋 |
| 干涉增強效果 | 形成極亮紋路 | — | 形成極暗紋路 |
💬水波高度差異造成折射，波峰聚光成亮紋，而干涉抵消處亮度平庸。
