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愛迪生自然科學第 19 堂範例卷：光的折射
本卷練習折射現象、入射角與折射角、介質速率、視深與生活觀察。
愛迪生自然科學第 19 堂範例卷：光的折射
我的課程探索段位與個人檔案學習目標
學習目標
1. 說明光進入不同介質時可能因速率改變而折射。
2. 判讀入射角、折射角與法線。
3. 由折射角資料推論介質中光速快慢。
4. 用折射解釋湯匙彎折、水中魚看起來較淺等現象。
觀念
觀念一：折射與法線
光從一種介質斜向進入另一種介質時，速率改變，前進方向可能偏折，稱為折射。入射角與折射角都要從法線量起。
圖示
圖：空氣進入水中的折射
折射現象 例題 1
筷子斜插入裝水的杯中，從旁邊看筷子像在水面處彎折。造成這個現象的主要原因是什麼？
湯匙觀察 例題 2
如圖，杯中湯匙在水面附近看起來不連成一直線。下列解釋何者最合理？
折射原因 例題 3
光線進入不同介質時會發生折射，最根本的原因和下列何者有關？
觀念
觀念二：入射角與折射角
入射角是入射光與法線的夾角，折射角是折射光與法線的夾角。光由空氣斜射入水中時，常見折射角小於入射角；由水斜射出空氣時，折射光會偏離法線。
折射角判讀 例題 1
如圖，光由空氣斜射入水中，入射角為 50°。依折射規律，圖中折射角(?)和入射角的關係最可能為何？
水到空氣 例題 2
光由水中斜射進入空氣時(未發生全反射)，折射光通常會如何偏折？
垂直入射 例題 3
光線垂直射入水面時，入射角是多少？此時光路通常如何？
觀念
觀念三：折射角與介質中光速
同一入射條件下，光在介質中與法線的夾角愈大，通常代表在該介質中速率愈快；夾角愈小，代表速率較慢。題目常用折射角資料比較介質快慢。
折射資料表 例題 1
如圖表，光以相同入射角 30° 射入甲、乙、丙三種介質，量得折射角分別為 24°、18°、27°。若折射角愈大代表光在該介質中速率愈快，則光速最快的是哪一種介質？
三介質光路 例題 2
如圖，光線依序通過甲、乙、丙三層介質，各層與法線的夾角為 c＞a＞b。若夾角愈大代表光在該介質中速率愈快，三介質中的光速大小關係為何？
頻率與波長 例題 3
光由空氣進入水中時速率變慢。關於此過程中光的頻率與波長，下列敘述何者較合理？
觀念
觀念四：視深與觀察位置
從空氣中看水中物體時，光從水進入空氣後偏折，眼睛會沿折射光的反向延長線判斷物體位置，因此水中物體常看起來比實際位置淺。
水中魚位置 例題 1
如圖，眼睛看到水中魚的位置比實際魚的位置淺。若要用魚叉射中魚，應瞄準「看到位置」的哪一邊？
折射與反射比較 例題 2
下列哪一個現象主要和光的折射有關？
折射綜合 例題 3
關於光的折射，下列敘述何者正確？
觀念
觀念五：折射造成的視位置與大氣折射
從空氣看水中的物體時，光在水面折射後進入眼睛，眼睛沿折射光的反向延長線判斷位置，因此水中物體看起來比實際位置淺；往杯中加水時，杯底的硬幣會看起來慢慢升高。大氣是上層較稀、下層較密的介質，星光與日光經大氣折射後，我們看到的天體位置會比實際位置偏高；星光閃爍與海市蜃樓也都是大氣折射造成的現象。
加水使盆底升高 例題 1
在空盆中慢慢注入清水，從斜上方往盆底看，盆底看起來會如何變化？
大氣折射與天體視位置 例題 2
日落時分，我們看到太陽位於海平面上方。則太陽的實際位置與看到的位置相比，下列何者正確？
折射相關現象的辨識 例題 3
下列引號中的現象與其光學原理的關聯，何者錯誤？
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