Skip to main content

Geometric Optics - Practice Questions (38)

Question 1: 1. ตามที่แสดงในแผนภาพ เมื่อลำแสงสีแดงและลำแสงสีม่วงตกกระทบกับบล็อกแก้วรูปครึ่งวงกลมที่มุมตกกระทบที่เ...

1. ตามที่แสดงในแผนภาพ เมื่อลำแสงสีแดงและลำแสงสีม่วงตกกระทบกับบล็อกแก้วรูปครึ่งวงกลมที่มุมตกกระทบที่เหมาะสม ลำแสงที่ออกมาทั้งสองจะปล่อยออกมาจากจุดศูนย์กลาง $O$ ตามทิศทาง $O P$ ดังที่แสดงในภาพ ดังนั้น, ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-001.jpg)

  • A. A. $A O$ เป็นแสงสีแดง ซึ่งสามารถผ่านก้อนแก้วได้ในเวลาที่สั้นกว่า
  • B. B. $A O$ คือแสงสีม่วง ซึ่งใช้เวลานานกว่าในการผ่านก้อนแก้ว
  • C. C. $B O$ เป็นแสงสีแดง ซึ่งใช้เวลานานกว่าในการผ่านก้อนแก้ว
  • D. D. $B O$ คือแสงสีม่วง ซึ่งสามารถผ่านก้อนแก้วได้ในเวลาที่สั้นกว่า

Answer: A

Solution: จากแผนภาพรังสี จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่ารังสี $B O$ มีความสามารถในการเบี่ยงเบนมากกว่ารังสี $A O$ ซึ่งแสดงให้เห็นว่า ดัชนีหักเหของแสงใน $B$ มีค่ามากกว่าดัชนีหักเหของแสงใน $A$ ดังนั้น $A O$ จึงสอดคล้องกับแสงสีแดง และ $B O$ สอดคล้องกับแสงสีม่วง ความเร็วในการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางคือ $v = \frac { c } { n }$ดังนั้น $A O$ จึงแพร่กระจายผ่านตัวกลางได้รวดเร็วกว่า ดังที่ $t = \frac { l } { v }$ แสดงไว้ $A O$ จะเคลื่อนผ่านบล็อกแก้วในเวลาที่น้อยกว่า ดังนั้นตัวเลือก A จึงถูกต้อง

Question 2: 2. ตามที่แสดงในแผนภาพ เมื่อแสงผสมที่ประกอบด้วยแสงโมโนโครมสองสีผ่านปริซึมสี่เหลี่ยมผืนผ้าของวัสดุโปร่...

2. ตามที่แสดงในแผนภาพ เมื่อแสงผสมที่ประกอบด้วยแสงโมโนโครมสองสีผ่านปริซึมสี่เหลี่ยมผืนผ้าของวัสดุโปร่งใสที่มีขนาดใหญ่เพียงพอและแยกออกเป็นลำแสงสองลำ $a , b$ จากนั้น ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-002.jpg)

  • A. A. ในวัสดุโปร่งใสนี้ ความเร็วของแสงที่แพร่กระจายผ่าน $a$ จะน้อยกว่าความเร็วของแสงที่แพร่กระจายผ่าน $b$
  • B. B. เมื่อเผชิญกับอุปสรรค แสงมีแนวโน้มที่จะแสดงปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนที่เด่นชัดมากขึ้น
  • C. C. ดัชนีหักเหของวัสดุโปร่งใสนี้สำหรับแสงทั้งสองประเภทคือ $n _ { a } < n _ { b }$
  • D. D. เมื่อแสงเกิดการสะท้อนกลับภายในทั้งหมดเมื่อเข้าสู่บรรยากาศจากวัสดุโปร่งใสนี้ มุมวิกฤตของแสงจะค่อนข้างใหญ่

Answer: A

Solution: AC. ตามกฎการหักเหของแสง $$ n = \frac { \sin i } { \sin r } $$ ดัชนีหักเหของวัสดุโปร่งใสนี้สำหรับแสงสองประเภทคือ $$ n _ { a } > n _ { b } $$ จาก $$ v = \frac { c } { n } $$ ดังนั้น ภายในวัสดุโปร่งใสนี้ ความเร็วในการแพร่กระจายของแสง $a$ จะน้อยกว่าแสง $b$ ดังนั้น ข้อ A ถูกต้อง และข้อ C ผิด ข้อ B. ยิ่งความยาวคลื่นยาวเท่าใด ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนก็จะยิ่งเด่นชัดมากขึ้นเท่านั้น แสง $b$ มีความยาวคลื่นมากกว่า จึงแสดงการเลี้ยวเบนที่เด่นชัดมากกว่า ดังนั้น ข้อ B ผิด ง. จากความสัมพันธ์ระหว่างมุมวิกฤตและดัชนีหักเห $$ n = \frac { 1 } { \sin C } $$, $b$ แสงมีมุมวิกฤตที่ใหญ่กว่า ดังนั้น ข้อ ง. จึงไม่ถูกต้อง

Question 3: 3. สื่อโปร่งใสสามชนิดถูกวางซ้อนกันในแนวขนาน เมื่อลำแสงผ่านเข้าไปที่รอยต่อระหว่างสื่อที่ I และ II และ...

3. สื่อโปร่งใสสามชนิดถูกวางซ้อนกันในแนวขนาน เมื่อลำแสงผ่านเข้าไปที่รอยต่อระหว่างสื่อที่ I และ II และเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมด ลำแสงจะถูกหักเหดังแสดงในแผนภาพเมื่อถึงรอยต่อระหว่างสื่อที่ II และ III ให้ความเร็วของแสงในสื่อทั้งสามนี้เป็น $v _ { 1 } , v _ { 2 } , v _ { 3 }$ ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของค่าความเร็วแสงเหล่านี้คือ ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-003.jpg)

  • A. A. $v _ { 1 } > v _ { 2 } > v _ { 3 }$
  • B. B. $v _ { 1 } > v _ { 3 } > v _ { 2 }$
  • C. C. $v _ { 1 } < v _ { 2 } < v _ { 3 }$
  • D. D. $v _ { 2 } > v _ { 1 } > v _ { 3 }$

Answer: B

Solution: ตามคำถาม แสงเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดที่ผิวรอยต่อระหว่างสื่อ I และ II ซึ่งบ่งชี้ว่าดัชนีหักเหของ I น้อยกว่าของ II คือ $n _ { 1 } < n _ { 2 }$ เมื่อแสงตกกระทบที่ผิวรอยต่อระหว่างสื่อ II และ III จะเกิดการหักเหขึ้น และมุมหักเหจะมากกว่ามุมตกกระทบ ซึ่งบ่งชี้ว่าดัชนีหักเหของ II มากกว่าของ III คือ $n _ { 2 } > n _ { 3 }$เมื่อเปรียบเทียบตัวกลาง I กับตัวกลาง III ดัชนีหักเหของตัวกลาง I น้อยกว่าตัวกลาง III ทำให้ได้ $n _ { 1 } < n _ { 3 }$ดังนั้น $n _ { 2 } > n _ { 3 } > n _ { 1 }$ จึงเป็นจริง ตามสูตรสำหรับความเร็วของแสงในสื่อทั้งสามนี้ $v = c / n$ ความเร็วของแสงจะแปรผันตรงกับดัชนีหักเห ซึ่งให้ผลลัพธ์เป็น $v _ { 1 } > v _ { 3 } > v _ { 2 }$ ดังนั้น คำตอบที่ถูกต้องคือ ข.

Question 4: 4. ลำแสงสีแดงหนึ่งลำเข้าสู่ตัวกลางหนึ่งจากอากาศ โดยมุมตกกระทบและมุมหักเหที่ผิวสัมผัสมีค่าเป็น $45 ^ ...

4. ลำแสงสีแดงหนึ่งลำเข้าสู่ตัวกลางหนึ่งจากอากาศ โดยมุมตกกระทบและมุมหักเหที่ผิวสัมผัสมีค่าเป็น $45 ^ { \circ }$ และ $60 ^ { \circ }$ ตามลำดับ ดังแสดงในแผนภาพ ดัชนีหักเหของตัวกลางสำหรับแสงสีแดงนี้คือ ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-004.jpg)

  • A. A. $\frac { \sqrt { 2 } } { 2 }$
  • B. B. $\frac { \sqrt { 6 } } { 3 }$
  • C. C. $\frac { \sqrt { 6 } } { 2 }$
  • D. D. $\sqrt { 2 }$

Answer: D

Solution: ตามคำถาม มุมตกกระทบและมุมหักเหคือ $$ \theta = 90 ^ { \circ } - 45 ^ { \circ } = 45 ^ { \circ } , \alpha = 90 ^ { \circ } - 60 ^ { \circ } = 30 ^ { \circ } $$ และ $$ n = \frac { \sin \theta } { \sin \alpha } = \sqrt { 2 } $$ ตามลำดับ ดังนั้น ดัชนีหักเหคือ $$ n = \frac { \sin \theta } { \sin \alpha } = \sqrt { 2 } $$

Question 5: 6. เกี่ยวกับการสะท้อนกลับทั้งหมดภายใน (total internal reflection) ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( )

6. เกี่ยวกับการสะท้อนกลับทั้งหมดภายใน (total internal reflection) ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( )

  • A. A. การสะท้อนกลับทั้งหมดไม่สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อแสงเดินทางจากสื่อที่มีความหนาแน่นของแสงสูงกว่าไปยังสื่อที่มีความหนาแน่นของแสงต่ำกว่า
  • B. B. เมื่อแสงเดินทางจากสื่อที่มีความหนาแน่นของแสงน้อยกว่าไปยังสื่อที่มีความหนาแน่นของแสงมากกว่า อาจเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดได้
  • C. C. การสะท้อนกลับทั้งหมดไม่สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อแสงเดินทางจากสื่อที่มีความหนาแน่นของแสงสูงกว่าไปยังสื่อที่มีความหนาแน่นของแสงต่ำกว่า
  • D. D. การสะท้อนกลับทั้งหมดอาจเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางจากสื่อที่มีความเร็วการแพร่กระจายต่ำกว่าเข้าสู่สื่อที่มีความเร็วการแพร่กระจายสูงกว่า

Answer: D

Solution: เงื่อนไขสำหรับการเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดคือ แสงเดินทางจากสื่อที่มีความหนาแน่นสูงกว่าไปยังสื่อที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า สื่อที่มีดัชนีหักเหสูงกว่าจะถือว่าเป็นสื่อที่มีความหนาแน่นมากกว่าเมื่อเทียบกับสื่อที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่า เมื่อแสงชนิดเดียวกันเดินทางผ่านสื่อต่างชนิดกัน สื่อที่มีความเร็วในการเดินทางช้าลงจะถือว่าเป็นสื่อที่มีความหนาแน่นมากกว่าเมื่อเทียบกับสื่อที่มีความเร็วในการเดินทางเร็วกว่า

Question 6: 7. ฟองอากาศที่ลอยขึ้นในตู้ปลาเป็นประกายระยิบระยับ ในขณะนี้ เส้นทางแสงที่ถูกต้องสำหรับแสงที่ตกกระทบฟอ...

7. ฟองอากาศที่ลอยขึ้นในตู้ปลาเป็นประกายระยิบระยับ ในขณะนี้ เส้นทางแสงที่ถูกต้องสำหรับแสงที่ตกกระทบฟองอากาศในน้ำคือ ( )

  • A. A. ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-001.jpg)
  • B. B. ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-002.jpg)
  • C. C. ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-003.jpg)
  • D. D. ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-004.jpg)

Answer: A

Solution: เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ตามกฎการหักเหของแสง $n = \frac { \sin i } { \sin r }$ มุมระหว่างลำแสงกับเส้นปกติภายในฟองอากาศจะมากขึ้น เมื่อมุมตกกระทบใหญ่ขึ้น อาจเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในได้

Question 7: 8. เกี่ยวกับการมีส่วนร่วมของนักฟิสิกส์ ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( )

8. เกี่ยวกับการมีส่วนร่วมของนักฟิสิกส์ ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( )

  • A. A. ฟาราเดย์ได้แนะนำแนวคิดเรื่องสนาม
  • B. B. โคลอมบ์ เป็นผู้แรกที่หาค่าของประจุไฟฟ้าพื้นฐาน
  • C. C. โธมัส ยัง สรุปกฎการหักเหของแสงหลังจากวิเคราะห์ข้อมูลการทดลองจำนวนมาก
  • D. D. โอเออร์สเตดเสนอการศึกษาสนามแม่เหล็กโดยใช้เส้นสนามแม่เหล็กเป็นตัวแทนทางสายตา

Answer: A

Solution: ก. ฟาราเดย์เป็นผู้แนะนำแนวคิดเรื่องสนาม ดังนั้น ก. ถูกต้อง ข. มิลลิแคนเป็นผู้วัดค่าประจุไฟฟ้าพื้นฐานเป็นครั้งแรก ดังนั้น ข. ไม่ถูกต้อง ค. สเนลล์สรุปกฎการหักเหของแสงหลังจากวิเคราะห์ข้อมูลการทดลองอย่างกว้างขวาง ดังนั้น ค. ไม่ถูกต้อง ง. ฟาราเดย์เสนอการศึกษาสนามแม่เหล็กผ่านการแสดงภาพเชิงเส้นของเส้นแรงแม่เหล็ก ดังนั้น ง. ไม่ถูกต้อง

Question 8: 9. ลำแสงสีขาวที่เข้ามาในมุมใหญ่จากด้านหนึ่งของปริซึมที่มีมุมบน $\theta = 41.30 ^ { \circ }$ จะถูกส่ง...

9. ลำแสงสีขาวที่เข้ามาในมุมใหญ่จากด้านหนึ่งของปริซึมที่มีมุมบน $\theta = 41.30 ^ { \circ }$ จะถูกส่งผ่านออกมาจากด้านตรงข้ามของปริซึม โดยจะเกิดสเปกตรัมของสีตั้งแต่สีแดงไปจนถึงสีม่วงบนหน้าจอ (ตามที่แสดงในภาพ)เมื่อมุมตกกระทบ $i$ ลดลงเรื่อย ๆ ไปจนถึงศูนย์ การเรียงลำดับของแถบสีจะเป็น: ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-005.jpg) | สี | ม่วง | น้ำเงิน | เขียว | เหลือง | ส้ม | แดง | | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | | ดัชนีหักเห | 1.532 | 1.528 | 1.519 | 1.517 | 1.514 | 1.513 | | มุมวิกฤต | $40.75 ^ { \circ }$ | $40.88 ^ { \circ }$ | $41.17 ^ { \circ }$ | $41.23 ^ { \circ }$ | $41.34 ^ { \circ }$ | $41.37 ^ { \circ }$ |

  • A. A. แสงสีม่วงหายไปก่อน ทิ้งไว้เพียงแสงสีส้มและสีแดง
  • B. B. แสงสีม่วงจางหายไปก่อน เหลือเพียงเฉดสีเหลือง ส้ม และแดง
  • C. C. แสงสีแดงหายไปก่อน ทิ้งไว้เพียงแสงสีม่วง สีคราม และสีน้ำเงิน
  • D. D. แสงสีแดงหายไปก่อน เหลือเพียงแสงสีม่วง สีคราม สีน้ำเงิน และสีเขียว

Answer: A

Solution: จากข้อมูลในตารางจะเห็นได้ว่าแสงสีม่วงมีดัชนีหักเหสูงสุดและมุมวิกฤตต่ำสุด เมื่อมุมตกกระทบ $\theta _ { 1 }$ ลดลงเรื่อยๆ ไปทางศูนย์ มุมหักเหจะลดลงในขณะที่มุมตกกระทบบนหน้าขวาของปริซึมเพิ่มขึ้น แสงสีม่วงจะถึงมุมวิกฤตก่อน เกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายใน และจึงหายไปก่อนเมื่อมุมตกกระทบ $\theta _ { 1 }$ ลดลงเหลือศูนย์ มุมตกกระทบที่ผิวด้านขวาของปริซึมจะเท่ากับ $\alpha = \theta = 41.30 ^ { \circ }$—ซึ่งน้อยกว่ามุมวิกฤตสำหรับแสงสีแดงและสีส้ม ดังนั้น สีทั้งสองนี้จะไม่เกิดการสะท้อนแบบทั้งหมดและยังคงเดินทางไปถึงจอภาพดังนั้น จึงมีเพียงแสงสีแดงและสีส้มเท่านั้นที่ปรากฏบนหน้าจอ ดังนั้น ข้อ A จึงถูกต้อง ส่วนข้อ BCD ไม่ถูกต้อง

Question 9: 10. เนื่องจากค่าดัชนีหักเหของน้ำ ควอตซ์คริสตัล แก้ว และคาร์บอนไดซัลไฟด์ คือ $1.33 , 1.55 , 1.60$ และ...

10. เนื่องจากค่าดัชนีหักเหของน้ำ ควอตซ์คริสตัล แก้ว และคาร์บอนไดซัลไฟด์ คือ $1.33 , 1.55 , 1.60$ และ 1.63 ตามลำดับ หากแสงเดินทางในลักษณะต่อไปนี้ การสะท้อนกลับทั้งหมดอาจเกิดขึ้นเมื่อ ( )

  • A. A. จากคริสตัลสู่แก้ว
  • B. B. การฉีดคาร์บอนไดซัลไฟด์ลงในน้ำ
  • C. C. จากแก้วสู่สายน้ำ
  • D. D. น้ำเข้าสู่คริสตัล

Answer: C

Solution: การสะท้อนกลับทั้งหมดสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะเมื่อแสงเดินทางจากสื่อที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปยังสื่อที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า A. แสงที่เดินทางจากคริสตัลเข้าสู่แก้วเคลื่อนที่จากสื่อที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปยังสื่อที่มีความหนาแน่นมากกว่า ดังนั้นจึงไม่สามารถเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดได้; ดังนั้นตัวเลือก A จึงไม่ถูกต้อง B. แสงที่เดินทางจากน้ำเข้าสู่คาร์บอนไดซัลไฟด์เคลื่อนที่จากสื่อที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปยังสื่อที่มีความหนาแน่นมากกว่า ดังนั้นจึงไม่สามารถเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดได้; ดังนั้นตัวเลือก B จึงไม่ถูกต้อง C. แสงที่เดินทางจากแก้วเข้าสู่ในน้ำถือเป็นการเดินทางของแสงจากสื่อที่มีความหนาแน่นสูงกว่าเข้าสู่สื่อที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ซึ่งอาจเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดได้ ดังนั้นตัวเลือก C จึงถูกต้อง D. แสงที่เดินทางจากน้ำเข้าสู่ในคริสตัลถือเป็นการเดินทางของแสงจากสื่อที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าเข้าสู่สื่อที่มีความหนาแน่นสูงกว่า ซึ่งไม่สามารถเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดได้ ดังนั้นตัวเลือก D จึงไม่ถูกต้อง

Question 10: 11. ตามที่แสดงในแผนภาพ ประติมากรรมน้ำแข็งที่โลกน้ำแข็งและหิมะส่องประกายด้วยแสงหลากสี Xia Xia สังเกตเ...

11. ตามที่แสดงในแผนภาพ ประติมากรรมน้ำแข็งที่โลกน้ำแข็งและหิมะส่องประกายด้วยแสงหลากสี Xia Xia สังเกตเห็นว่ามีการติดตั้งไฟสีต่างๆ ไว้ใต้พื้นผิวของน้ำแข็ง และมีฟองอากาศกระจายอยู่ภายในก้อนน้ำแข็ง ดังนั้น ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-006.jpg)

  • A. A. ความยาวคลื่นของแสงสีแดงในสุญญากาศสั้นกว่าความยาวคลื่นของแสงสีเขียว
  • B. B. ความเร็วในการแพร่กระจายของแสงสีแดงในน้ำแข็งมากกว่าแสงสีเขียว
  • C. C. แสงไฟใต้ผิวน้ำแข็งดูลึกกว่าตำแหน่งที่แท้จริงของมัน
  • D. D. ฟองอากาศภายในน้ำแข็งจะดูสว่างกว่าเนื่องจากเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในเมื่อแสงเข้าสู่ภายในน้ำแข็งจากภายในฟองอากาศ

Answer: B

Solution: A. ตามที่ระบุใน $$ c = \lambda f $$, ในสุญญากาศ แสงสีแดงและแสงสีเขียวมีความเร็วในการเคลื่อนที่เป็นคลื่นเท่ากัน แสงสีเขียวมีความถี่สูงกว่าและมีความยาวคลื่นสั้นกว่า ดังนั้น ข้อ A จึงไม่ถูกต้อง; B. ตามที่ระบุใน $$ v = \frac { c } { n } $$ แสงสีแดงมีความถี่ต่ำกว่าแสงสีเขียว มีดัชนีหักเหต่ำกว่า และมีความเร็วคลื่นสูงกว่า ดังนั้น ข. จึงถูกต้อง; ค. แสงที่ปล่อยออกมาจากหลอดไฟใต้พื้นน้ำแข็งจะผ่านน้ำแข็งก่อนเข้าสู่บรรยากาศ มุมหักเหในอากาศจะมากกว่ามุมตกกระทบในน้ำแข็ง แผนภาพเส้นทางของแสงแสดงดังรูปด้านล่าง ตามแนวขยายเส้นทางของแสงในอากาศ ตำแหน่งของหลอดไฟจะดูตื้นกว่าตำแหน่งจริง ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-007.jpg) ดังนั้น ข้อ C จึงไม่ถูกต้อง; ข้อ D ฟองอากาศภายในน้ำแข็งจะดูสว่างกว่าเนื่องจากเกิดการสะท้อนแบบทั้งหมดภายในเมื่อแสงเดินทางจากภายนอกฟองอากาศเข้าสู่ผิวสัมผัสระหว่างอากาศกับฟองอากาศและน้ำแข็ง เนื่องจากแสงไม่สามารถเกิดการสะท้อนแบบทั้งหมดภายในได้เมื่อเดินทางจากอากาศเข้าสู่ในน้ำแข็ง ข้อ D จึงไม่ถูกต้อง

Question 11: 12. ตามที่แสดงในแผนภาพ ลำแสงแคบของแสงโมโนโครเมติกตกกระทบในแนวรัศมีจากจุด $P$ บนบล็อกแก้วรูปครึ่งวงกล...

12. ตามที่แสดงในแผนภาพ ลำแสงแคบของแสงโมโนโครเมติกตกกระทบในแนวรัศมีจากจุด $P$ บนบล็อกแก้วรูปครึ่งวงกลมไปยังจุดศูนย์กลาง $O$ หลังจากเกิดการสะท้อนแบบทั้งหมดภายในที่ฐานของบล็อกแก้ว แสงโมโนโครเมติกจะออกมาจากบล็อกแก้ว มุมสะท้อนที่ผิวด้านล่างของบล็อกแก้วคือ $53 ^ { \circ }$ โดยถือว่า $\sin 53 ^ { \circ } = \frac { 4 } { 5 }$ เป็นมุมตกกระทบ มุมสะท้อนที่ผิวด้านล่างของบล็อกแก้วคือ $53 ^ { \circ }$ มุมของการสะท้อนของแสงโมโนโครเมติกที่ผิวล่างของบล็อกแก้วคือ $53 ^ { \circ }$ โดยที่ $\sin 53 ^ { \circ } = \frac { 4 } { 5 }$ และดัชนีหักเหของบล็อกแก้วสำหรับแสงโมโนโครเมติกนี้คือ ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-008.jpg)

  • A. A. $\frac { 4 } { 3 }$
  • B. B. $\frac { 5 } { 3 }$
  • C. C. $\frac { 5 } { 4 }$
  • D. D. $\frac { 3 } { 5 }$

Answer: C

Solution: จากเงื่อนไขที่สำคัญสำหรับดัชนีหักเหและการสะท้อนภายในทั้งหมด สามารถเห็นได้ว่า $$ n = \frac { 1 } { \sin C } = \frac { 1 } { \sin 53 ^ { \circ } } = \frac { 5 } { 4 } $$

Question 12: 13. แผนภาพแสดงหน้าตัดของปริซึมสามเหลี่ยม โดยมีพื้นผิว $\angle C = 90 ^ { \circ } , \angle B = 60 ^ {...

13. แผนภาพแสดงหน้าตัดของปริซึมสามเหลี่ยม โดยมีพื้นผิว $\angle C = 90 ^ { \circ } , \angle B = 60 ^ { \circ } , A C$ เคลือบด้วยชั้นสะท้อนแสง ลำแสงแคบของแสงเข้าสู่ปริซึมในแนวตั้งฉากจากขอบ $O$ ไปยังขอบ $A B$ แล้วสะท้อนจากพื้นผิว $A C$ และสะท้อนกลับที่ $B C$ เพื่อเกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดที่ $B C$. ดัชนีหักเหของปริซึมนี้คือ ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-009.jpg).

  • A. A. 2
  • B. B. $\sqrt { 2 }$
  • C. C. $\frac { 2 \sqrt { 3 } } { 3 }$
  • D. D. $\sqrt { 3 }$

Answer: C

Solution: วาดแผนภาพรังสีตามที่แสดงใน ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-010.jpg) ตามความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต มุมตกกระทบที่ผิวของ $A C$ คือ $\alpha = 30 ^ { \circ }$ ดังนั้นมุมสะท้อนคือ $30 ^ { \circ }$ ตามความสัมพันธ์ทางเรขาคณิตมุมตกกระทบที่ผิวหน้า $B C$ คือ $i = 60 ^ { \circ }$. เนื่องจากเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในที่ผิวหน้า $B C$ อย่างแม่นยำ ดังนั้น $$ n = \frac { 1 } { \sin i } = \frac { 2 \sqrt { 3 } } { 3 } $$.

Question 13: 14. รูปแสดงหน้าตัดของปริซึมที่ทำจากวัสดุโปร่งใส หน้าตัดนี้เป็นครึ่งวงกลมที่มีรัศมี $R$ โดยที่ $O$ เป...

14. รูปแสดงหน้าตัดของปริซึมที่ทำจากวัสดุโปร่งใส หน้าตัดนี้เป็นครึ่งวงกลมที่มีรัศมี $R$ โดยที่ $O$ เป็นจุดศูนย์กลางของครึ่งวงกลม และเส้นผ่านศูนย์กลาง $M N$ อยู่ตามแนวตั้งลำแสงโมโนโครเมติกเข้าสู่ตัวกลางที่มุมตกกระทบ $\alpha$ ที่จุด $A$ บนเส้นผ่านศูนย์กลาง $M N$ และออกจากสื่อครั้งแรกที่จุด $B$ บนพื้นผิวโค้ง ที่ความสูงเท่ากับจุดศูนย์กลาง $O$ ความเร็วในการแพร่กระจายของแสงโมโนโครมาติกนี้ในสุญญากาศเป็นที่ทราบกันดีว่า $c , O A = \frac { \sqrt { 3 } } { 3 } R$ และเวลาที่ใช้ให้รังสีเดินทางจาก $A$ ไปยัง $B$ คือ $\frac { 2 R } { C }$ ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-011.jpg)

  • A. A. ความเร็วในการแพร่กระจายของแสงโมโนโครมนี้ในตัวกลางคือ $\frac { C } { 2 }$
  • B. B. ไซน์ของมุมการหักเหของลำแสงที่จุด $A$ คือ $\frac { \sqrt { 3 } } { 3 }$
  • C. C. มุมตกกระทบของแสงโมโนโครมาติกนี้ที่จุด $A$ เท่ากับ $60 ^ { \circ }$
  • D. D. ดัชนีหักเหของตัวกลางโปร่งใสสำหรับแสงโมโนโครมนี้คือ 2

Answer: C

Solution: A. จากความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต เราได้ $$ A B = \sqrt { R ^ { 2 } + \left( \frac { \sqrt { 3 } } { 3 } R \right) ^ { 2 } } = \frac { 2 \sqrt { 3 } } { 3 } R $$ ดังนั้นความเร็วในการแพร่กระจายของแสงโมโนโครมนี้ในตัวกลางคือ $$ v = \frac { A B } { t } = \frac { \frac { 2 \sqrt { 3 } } { 3 } R } { \frac { 2 R } { c } } = \frac { \sqrt { 3 } } { 3 } c $$ ดังนั้น ข้อ A ไม่ถูกต้อง B. จากความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต ไซน์ของมุมหักเหที่จุด $A$ คือ $$ \sin r = \frac { O A } { A B } = \frac { 1 } { 2 } $$ ดังนั้น B จึงไม่ถูกต้อง; CD จาก $$ v = \frac { c } { n } = \frac { \sqrt { 3 } } { 3 } c $$ เราได้ดัชนีหักเหของ $$ n = \sqrt { 3 } $$ เมื่อใช้กฎของสเนลล์จะได้ $$ n = \frac { \sin \alpha } { \sin r } $$ ให้ผลลัพธ์เป็น $$ \sin \alpha = \frac { \sqrt { 3 } } { 2 } $$. ดังนั้น มุมตกกระทบของแสงโมโนโครมนี้ที่จุด $A$ คือ $$ \alpha = 60 ^ { \circ } $$. ดังนั้น ข้อ C ถูกต้อง และข้อ D ผิด

Question 14: 15. 'สวิตช์ไฟ' ตามที่แสดงไว้ภายในพื้นที่เส้นประประกอบด้วยปริซึมทรงกระบอกครึ่งวงกลมสองชิ้นที่วางอยู่ใ...

15. 'สวิตช์ไฟ' ตามที่แสดงไว้ภายในพื้นที่เส้นประประกอบด้วยปริซึมทรงกระบอกครึ่งวงกลมสองชิ้นที่วางอยู่ใกล้กันมาก ปริซึมครึ่งวงกลมทั้งสองนี้สามารถหมุนรอบจุดศูนย์กลาง $O$ ได้แสงโมโนโครมาติก $a$ ตกกระทบในแนวรัศมีจากด้านซ้ายเข้าสู่จุดศูนย์กลาง $O$ ของปริซึมครึ่งทรงกระบอก หากแสงออกมาทางด้านขวา สวิตช์จะอยู่ในตำแหน่ง "เปิด"; มิฉะนั้นจะอยู่ในตำแหน่ง "ปิด" โดยให้ปริซึมมีค่าดัชนีหักเหเท่ากับ $a$ คือ 1.5 และมุมระหว่างลำแสง $a$ กับเส้นผ่านศูนย์กลาง $M N$ ของปริซึมครึ่งทรงกระบอกคือ $45 ^ { \circ }$ ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-012.jpg)

  • A. A. ความถี่ของแสงโมโนโครเมติก $a$ ภายในปริซึมคือ 1.5 เท่าของความถี่ในสุญญากาศ
  • B. B. ความยาวคลื่นของแสงโมโนโครมติก $a$ ภายในปริซึมคือ 1.5 เท่าของความยาวคลื่นในสุญญากาศ
  • C. C. การหมุนปริซึมครึ่งวงกลมทั้งสองตามเข็มนาฬิกาจะเปิดใช้งานฟังก์ชัน 'เปิด'
  • D. D. การหมุนปริซึมครึ่งวงกลมทั้งสองในทิศทวนเข็มนาฬิกาจะเปิดใช้งานฟังก์ชัน 'เปิด'

Answer: D

Solution: ก. ความถี่ถูกกำหนดโดยแหล่งกำเนิดแสงและไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น ข. จึงไม่ถูกต้อง ข. ตาม $$ n = \frac { c } { v } , v = \lambda f $$ ระบุว่าความยาวคลื่นของแสงโมโนโครเมติก $a$ ในสุญญากาศคือ 1.5 เท่าของความยาวคลื่นภายในปริซึม ดังนั้น B จึงไม่ถูกต้อง; C. มุมตกกระทบที่จุดนี้คือ $45 ^ { \circ }$; เนื่องจาก $$ \sin C = \frac { 1 } { n } = \frac { 2 } { 3 } < \frac { \sqrt { 2 } } { 2 } $$ น้อยกว่า $45 ^ { \circ }$ ซึ่งบ่งชี้ถึงสถานะ 'ปิด' การหมุนปริซึมครึ่งทรงกระบอกทั้งสองตามเข็มนาฬิกาจะเพิ่มมุมตกกระทบ ทำให้เกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดและเปิดใช้งานฟังก์ชัน 'ปิด' ดังนั้น ข้อ C จึงไม่ถูกต้อง ง. การวิเคราะห์ตัวเลือก C แสดงให้เห็นว่าการหมุนทวนเข็มนาฬิกาของปริซึมครึ่งทรงกระบอกทั้งสองจะทำให้มุมตกกระทบลดลง ส่งผลให้เกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดไม่เกิดขึ้น และทำให้ฟังก์ชัน "เปิด" ทำงานได้ ดังนั้น ข้อ D จึงถูกต้อง

Question 15: 16. ตามที่แสดงในแผนภาพ ลำแสงธรรมชาติหลายสีถูกหักเหผ่านปริซึมแก้วและได้รับแสงโมโนโครมสามสีบนจอที่วางใ...

16. ตามที่แสดงในแผนภาพ ลำแสงธรรมชาติหลายสีถูกหักเหผ่านปริซึมแก้วและได้รับแสงโมโนโครมสามสีบนจอที่วางในแนวตั้ง ประโยคใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( ) $a , b , c$ ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-013.jpg)

  • A. A. $a , b , c$ แสงสีเดียวสามดวงยังคงเป็นแสงธรรมชาติ
  • B. B. $a , b , c$ ความยาวคลื่นจะมากที่สุดเมื่อแสงเดินทางผ่านปริซึมแก้ว
  • C. C. หากแสง $b$ ทำให้เกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกเมื่อตกกระทบกับโลหะชนิดหนึ่ง แสง $c$ ก็จะทำให้เกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกเมื่อตกกระทบกับโลหะชนิดนั้นเช่นกัน
  • D. D. หากแสงที่เข้าสู่ด้านหนึ่งของแท่งแก้วโค้งที่มุมตกกระทบหนึ่งปรากฏออกมาจากอีกด้านหนึ่งของแท่งแก้วอย่างแม่นยำ เมื่อลำแสงหลายสีเดียวกันตกกระทบที่ด้านปลายเดียวกันที่มุมตกกระทบเดียวกัน แสงสองสีที่แตกต่างกันจะปรากฏออกมาจากอีกด้านหนึ่งของแท่งแก้ว

Answer: D

Solution: ก. เมื่อแสงธรรมชาติหลายสีถูกหักเหผ่านปริซึม แสงจะกลายเป็นแสงโมโนโครม มันจะไม่ใช่แสงธรรมชาติอีกต่อไป แต่เป็นแสงโพลาไรซ์ ดังนั้น ข้อ ก. จึงไม่ถูกต้อง B. $a$ แสดงให้เห็นถึงระดับการเบี่ยงเบนของแสงมากที่สุด ซึ่งบ่งชี้ว่า $a$ มีดัชนีหักเหสูงสุดและดังนั้นจึงมีความถี่สูงสุด ตามที่ ${ } ^ { c = \lambda f }$ ระบุว่า $a$ มีความยาวคลื่นสั้นที่สุด ทำให้ข้อ B ไม่ถูกต้อง; ค. ความถี่ของแสงยิ่งมาก พลังงานของแสงก็จะยิ่งสูงขึ้น ในบรรดาแสงโมโนโครมาติกทั้งสามสี $a , b , c$ มีความถี่สูงสุด ในขณะที่ $c$ มีความถี่ต่ำสุด หาก $b$ แสงสามารถทำให้เกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกเมื่อส่องไปที่โลหะบางชนิด แต่การใช้แสง $c$ ส่องไปที่โลหะนั้นอาจไม่จำเป็นต้องทำให้เกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ดังนั้น ข้อ C จึงไม่ถูกต้อง การสะท้อนกลับทั้งหมดเกิดขึ้นเมื่อมุมตกกระทบมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับมุมวิกฤต ตามเงื่อนไขของการสะท้อนกลับทั้งหมด $\sin C = \frac { 1 } { n }$ หาก $b$ แสงที่เข้าสู่หน้าตัดของแท่งแก้วโค้งที่มุมตกกระทบหนึ่งสามารถออกจากหน้าตัดอีกด้านหนึ่งได้ เมื่อลำแสงหลายสีเดียวกันถูกส่งไปยังหน้าตัดของแท่งแก้วที่มุมตกกระทบเดียวกัน $a$ ความถี่ของแสงถูกเพิ่มสูงสุด ดัชนีหักเหถูกเพิ่มสูงสุด และมุมวิกฤตสำหรับการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในถูกทำให้ต่ำสุด เมื่อเปรียบเทียบกับแสงใน $b$ การสะท้อนกลับทั้งหมดภายในจะเกิดขึ้นได้ง่ายกว่า ทำให้เกิดการส่งผ่านได้$c$ แสงที่มีความถี่ต่ำสุดและมีดัชนีหักเหต่ำสุดจะมีมุมวิกฤติสำหรับการสะท้อนแบบทั้งหมดมากที่สุด หากมุมตกกระทบไม่เปลี่ยนแปลง แสงจะไม่สามารถออกจากด้านปลายอีกด้านได้ ดังนั้นจะมีแสงสองสีปรากฏออกมาจากด้านปลายอีกด้านหนึ่ง ดังนั้นตัวเลือก D จึงถูกต้อง

Question 16: 17. เมื่อลำแสงเลเซอร์ตกกระทบกับผิวของของเหลวในมุมเฉียง เส้นลำแสงที่ตกกระทบ, สะท้อนกลับ, และหักเหจะแส...

17. เมื่อลำแสงเลเซอร์ตกกระทบกับผิวของของเหลวในมุมเฉียง เส้นลำแสงที่ตกกระทบ, สะท้อนกลับ, และหักเหจะแสดงในแผนภาพ การวัดพบว่าเส้นลำแสงที่ตกกระทบทำมุม $37 ^ { \circ }$ กับผิวของของเหลว ในขณะที่เส้นลำแสงที่สะท้อนกลับและหักเหตั้งฉากกันเอง ดัชนีหักเหของของเหลวนี้คือ ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-014.jpg)

  • A. A. $\frac { 4 } { 3 }$
  • B. B. $\frac { 3 } { 4 }$
  • C. C. $\frac { 5 } { 4 }$
  • D. D. $\frac { 5 } { 3 }$

Answer: A

Solution: ตามคำถาม มุมตกกระทบคือ $i = 90 ^ { \circ } - 37 ^ { \circ } = 53 ^ { \circ }$ และมุมหักเหคือ $r = 37 ^ { \circ }$ ดังนั้น ดัชนีหักเหของตัวกลางนี้คือ $n = \frac { \sin i } { \sin r } = \frac { \sin 53 ^ { \circ } } { \sin 37 ^ { \circ } } = \frac { 4 } { 3 }$

Question 17: 18. พิจารณาถังน้ำทรงลูกบาศก์ที่เติมน้ำจนเต็ม โดยมีโคมไฟสีติดตั้งอยู่ที่ฐานกลางของถัง ซึ่งสามารถถือได...

18. พิจารณาถังน้ำทรงลูกบาศก์ที่เติมน้ำจนเต็ม โดยมีโคมไฟสีติดตั้งอยู่ที่ฐานกลางของถัง ซึ่งสามารถถือได้ว่าเป็นแหล่งกำเนิดแสงจุด โคมไฟนี้ส่องแสงสีเดียวสองสี คือ A และ B สลับกัน เมื่อแสงสี A ส่องสว่าง พื้นที่บนผิวน้ำที่ถูกส่องสว่างจะสร้างเป็นวงกลมที่เขียนอยู่ภายในสี่เหลี่ยมจัตุรัสของผิวน้ำขณะที่แสงสี B ส่องสว่างทั่วพื้นผิวสี่เหลี่ยมทั้งหมด โดยไม่คำนึงถึงการสะท้อนหลายครั้ง อัตราส่วนของความเร็วในการแพร่กระจายของแสงสี A และ B ในน้ำคือ ( )

  • A. A. $2 : \sqrt { 3 }$
  • B. B. $\sqrt { 3 } : 2$
  • C. C. $\sqrt { 3 } : \sqrt { 5 }$
  • D. D. $\sqrt { 5 } : \sqrt { 3 }$

Answer: C

Solution: ตามที่แสดงในแผนภาพให้ด้านของสี่เหลี่ยมจัตุรัสมีขนาดเป็น $2 a$ เมื่อมีแหล่งกำเนิดแสงจุดอยู่ที่กึ่งกลางของก้นสระน้ำ $O$ และปล่อยแสงโมโนโครมาติก A ออกมา แสดงว่าลำแสง ${ } ^ { O O _ { 2 } }$ จะเกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดที่จุด ${ } ^ { O }$ พอดี ดังแสดงในรูป ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-015.jpg) ณ จุดนี้ $\angle O O _ { 2 } O _ { 1 }$ เท่ากับมุมวิกฤต $C _ { 1 }$, ให้ผลลัพธ์เป็น $\sin C _ { 1 } = \frac { a } { \sqrt { a ^ { 2 } + 4 a ^ { 2 } } } = \frac { 1 } { \sqrt { 5 } }$ เมื่อแหล่งกำเนิดจุดปล่อยแสงโมโนโครเมติก B จะส่องสว่างทั่วพื้นผิวน้ำทั้งหมด ซึ่งบ่งชี้ว่าแสงเกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดที่ ${ } ^ { O O _ { 4 } }$ อย่างแม่นยำที่ ${ } ^ { O _ { 4 } }$ จากนั้น $\sin C _ { 2 } = \frac { \sqrt { 2 } a } { \sqrt { ( \sqrt { 2 } a ) ^ { 2 } + 4 a ^ { 2 } } } = \frac { 1 } { \sqrt { 3 } }$ จะถือได้ การรวมเงื่อนไขการสะท้อนภายในทั้งหมดที่วิกฤต $\sin C = \frac { 1 } { n }$ กับดัชนีหักเห $n = \frac { c } { v }$ จะให้ผลลัพธ์เป็น $V _ { \text {甲 } } : V _ { 乙 } = \sqrt { 3 } : \sqrt { 5 }$ เมื่อทำการแก้สมการพร้อมกัน ดังนั้น อัตราส่วนของความเร็วการแพร่กระจายของแสง A และแสง B ในน้ำคือ ${ } ^ { \sqrt { 3 } } : \sqrt { 5 }$

Question 18: 19. แสงโมโนโครเมติก A และ B สร้างรูปแบบการแทรกสอดของตนเองผ่านอุปกรณ์แทรกสอดแบบช่องคู่เดียวกัน ให้ระย...

19. แสงโมโนโครเมติก A และ B สร้างรูปแบบการแทรกสอดของตนเองผ่านอุปกรณ์แทรกสอดแบบช่องคู่เดียวกัน ให้ระยะห่างจากศูนย์กลางถึงศูนย์กลางระหว่างแถบสว่างที่อยู่ติดกันเป็น $\Delta x$ หาก $\Delta x _ { \text {甲 } } > \Delta x _ { \text {乙 } }$ เมื่อเปรียบเทียบแสงโมโนโครเมติก A และ B ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( )

  • A. A. ในสุญญากาศ ความยาวคลื่นของแสงจะสั้นลง
  • B. B. พลังงานโฟตอนของอนุภาคแอลฟาค่อนข้างต่ำ
  • C. C. มุมวิกฤตสำหรับการสะท้อนกลับทั้งหมดในแผ่นเกราะมีขนาดเล็กมาก
  • D. D. แสง A แสดงการโพลาไรซ์ ในขณะที่แสง B ไม่แสดง

Answer: B

Solution: A. ตามระยะห่างของเส้นริ้ว $\Delta x = \frac { L } { d } \lambda$ ในการแทรกสอดของสองช่อง สำหรับเครื่องมือทดลองเดียวกัน ยิ่งความยาวคลื่นมาก ระยะห่างของเส้นริ้วก็จะยิ่งมากขึ้น จาก ${ } ^ { \Delta x _ { \text {甲 } } > \Delta x _ { \text {乙 } } }$ จะได้ว่า ความยาวคลื่นของแสง A ต้องมากกว่าแสง B ดังนั้น A จึงไม่ถูกต้อง B. ตามที่ระบุใน $C = \lambda y$, ความถี่ของแสง A น้อยกว่าความถี่ของแสง B. เนื่องจากพลังงานของโฟตอนถูกกำหนดโดย $E = h y$, พลังงานของโฟตอนจากแสง A ต้องน้อยกว่าพลังงานของโฟตอนจากแสง B. ดังนั้น ข้อ B ถูกต้อง. ค. จาก $\Delta x _ { \text {甲 } } > \Delta x _ { \text {乙 } }$, สามารถสรุปได้ว่าความยาวคลื่นของแสง A ต้องมากกว่าความยาวคลื่นของแสง B สำหรับตัวกลางที่มีคุณสมบัติเหมือนกัน ดัชนีหักเหของแสง A จึงน้อยกว่าดัชนีหักเหของแสง B ตามสูตรมุมวิกฤต $\sin C = \frac { 1 } { n }$, มุมวิกฤตสำหรับการสะท้อนกลับทั้งหมดของแสง A จะมากกว่ามุมวิกฤตของแสง B ดังนั้น ข้อ ค. จึงไม่ถูกต้องการโพลาไรเซชันเป็นปรากฏการณ์เฉพาะของคลื่นขวาง เนื่องจากแสงเป็นคลื่นขวาง ทั้งแสง A และแสง B จึงสามารถแสดงการโพลาไรซ์ได้ ดังนั้น ข้อ D จึงไม่ถูกต้อง 20. A [จุดความรู้]กฎการหักเห, ปรากฏการณ์การหักเห [คำอธิบายโดยละเอียด]หลักการของภาพรูเข็มอาศัยการเคลื่อนที่ของแสงในแนวเส้นตรง A. ในเกม "เงามือ" การเกิดเงาเกิดขึ้นเนื่องจากแสงเดินทางในแนวเส้นตรง ดังนั้น ข้อ A จึงถูกต้อง ข. "การงอตะเกียบ" ในน้ำเกี่ยวข้องกับการหักเหของแสงเมื่อผ่านจากน้ำเข้าสู่บรรยากาศ ดังนั้นข. จึงไม่ถูกต้อง ค. "การสะท้อน" ของภูเขาเป็นภาพในกระจกเงาเรียบ ซึ่งทำงานบนหลักการของการสะท้อนแสง ดังนั้นค. จึงไม่ถูกต้อง ง. "รุ้ง" หลังฝนตกแสดงถึงการกระจายของแสง ซึ่งทำงานบนหลักการของการหักเหของแสง ดังนั้นง. จึงไม่ถูกต้อง

Question 19: 21. ลำแสงหลายสีตกกระทบกับบล็อกแก้วรูปครึ่งวงกลมในแนวรัศมีและเกิดการหักเห แยกออกเป็นลำแสงเดี่ยวสองลำ ...

21. ลำแสงหลายสีตกกระทบกับบล็อกแก้วรูปครึ่งวงกลมในแนวรัศมีและเกิดการหักเห แยกออกเป็นลำแสงเดี่ยวสองลำ $a , b$ ซึ่งทิศทางการแพร่กระจายแสดงไว้ในแผนภาพ ข้อความใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-002.jpg)

  • A. A. ความสัมพันธ์ของดัชนีการหักเหของแก้วอิฐเมื่อเทียบกับ $a , b$ คือ $n _ { a } < n _ { b }$
  • B. B. ความสัมพันธ์ที่ควบคุมความเร็วในการแพร่กระจายในแก้วมีดังนี้ $v _ { a } > v _ { b }$
  • C. C. มุมวิกฤตสำหรับการสะท้อนกลับทั้งหมดของแสงโมโนโครมาติก $a , b$ จากแก้วไปสู่อากาศน้อยกว่ามุมวิกฤตสำหรับการสะท้อนกลับทั้งหมดของแสงโมโนโครมาติก $a$ จากแก้วไปสู่อากาศ
  • D. D. จากสูตรความกว้างของแถบแทรกสอดจากช่องคู่: $a , b$ จะได้ว่า เมื่อใช้เครื่องมือแทรกสอดจากช่องคู่เดียวกัน ระยะห่างของแถบแทรกสอดแสง $a$ จะมากกว่าความกว้างของแถบแสง $v = \frac { c } { n }$

Answer: C

Solution: ก. จากแผนภาพ $a$ แสดงให้เห็นว่าการเบี่ยงเบนของแสงมากขึ้นสอดคล้องกับดัชนีหักเหที่สูงขึ้น กล่าวคือ $$ \mathrm { n } _ { \mathrm { a } } > \mathrm { n } _ { \mathrm { b } } $$ ดังนั้น ข้อ ก. จึงไม่ถูกต้อง ข. ตามความเร็วในการแพร่กระจาย $v = \frac { c } { n }$ คลื่นที่มีดัชนีหักเหสูงจะเคลื่อนที่ช้ากว่า กล่าวคือ $$ \mathrm { v } _ { \mathrm { a } } < \mathrm { v } _ { \mathrm { b } } $$ ดังนั้น ข้อ ข. จึงไม่ถูกต้อง C. จากสูตรมุมวิกฤต $\sin C = \frac { 1 } { n }$, ดัชนีหักเหที่สูงขึ้นจะให้มุมวิกฤตที่เล็กกว่า $a$ บ่งชี้ว่ามุมวิกฤตเล็กกว่า ดังนั้น C จึงถูกต้อง; D.เนื่องจาก $a$ มีดัชนีหักเหสูงกว่าและมีค่าความถี่สูงกว่า ส่งผลให้มีความยาวคลื่นสั้นกว่า ดังนั้น จาก $\Delta x = \lambda \frac { L } { d }$ จะได้ว่าเมื่อใช้เครื่องมือทดลองการแทรกสอดแบบสองช่องสำหรับทดลองเดียวกัน แสง $a$ จะสร้างลายแทรกสอดที่มีระยะห่างเล็กกว่าแสง $b$ ดังนั้น ข้อ D จึงไม่ถูกต้อง

Question 20: 22. ตามที่แสดงในแผนภาพ ภาชนะโปร่งใสรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าถูกเติมด้วยของเหลวโปร่งใส ภายในของเหลวมีฟองอาก...

22. ตามที่แสดงในแผนภาพ ภาชนะโปร่งใสรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าถูกเติมด้วยของเหลวโปร่งใส ภายในของเหลวมีฟองอากาศทรงกลม (บรรจุอากาศ) อยู่ ลำแสงแคบหนึ่งลำเข้าสู่ภาชนะในแนวตั้งฉากจากผนังด้านซ้าย ลำแสงแคบนี้แยกออกเป็นลำแสงสองสีภายในฟองอากาศ $M , N$ ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-002.jpg)

  • A. A. ดัชนีหักเหของของเหลวสำหรับแสง $M$ มีค่ามากกว่าดัชนีหักเหของของเหลวสำหรับแสง $N$
  • B. B. ความเร็วของแสงในของเหลวมากกว่าความเร็วของแสงในสุญญากาศ
  • C. C. เมื่อแสงสองสีผ่านเข้าไปในอุปกรณ์แทรกสอดแบบสองช่องเดียวกัน $N$ ระยะห่างระหว่างแถบแสงจะกว้างขึ้น
  • D. D. $N$ ความถี่ของแสงมากกว่า $M$ ความถี่ของแสง

Answer: D

Solution: A. ตามที่แสดงในแผนภาพ ระดับการเบี่ยงเบนของแสง $N$ มีค่ามากกว่าแสง $M$ ดังนั้น ดัชนีหักเหของของเหลวสำหรับแสง $M$ จะมีค่าน้อยกว่าแสง $N$ ดังนั้น ตัวเลือก A จึงไม่ถูกต้อง ตาม $$ v = \frac { c } { n } $$ เนื่องจากค่าดัชนีการหักเหของของเหลวสำหรับแสงของ $M$ น้อยกว่าค่าดัชนีการหักเหของของเหลวสำหรับแสงของ $N$ ความเร็วในการแพร่กระจายของแสงของ $N$ ในของเหลวจึงน้อยกว่าความเร็วของแสงของ $M$ ในของเหลว ดังนั้น ข้อ B จึงไม่ถูกต้อง ซีดี. เนื่องจากดัชนีการหักเหของของเหลวสำหรับแสง $M$ ต่ำกว่าดัชนีการหักเหของของเหลวสำหรับแสง $N$ $N$ มีค่าความถี่สูงกว่าแสง $M$ และแสง $N$ มีค่าความยาวคลื่นสั้นกว่าแสง $M$ ตามที่ $$ \Delta x = \frac { L } { d } \lambda $$ เมื่อทั้งสองสีผ่านอุปกรณ์แทรกแซงแบบสองช่องเดียวกัน ความกว้างของเส้นแถบสำหรับแสง $N$ จะแคบกว่า ดังนั้น ข้อ C ไม่ถูกต้อง และข้อ D ถูกต้อง

Question 21: 23. ดัชนีหักเหของวัสดุทั่วไปมีค่าเป็นบวกเสมอ ($n > 0$) ปัจจุบันมีวัสดุสังเคราะห์ที่ออกแบบมาเพื่อคลื่...

23. ดัชนีหักเหของวัสดุทั่วไปมีค่าเป็นบวกเสมอ ($n > 0$) ปัจจุบันมีวัสดุสังเคราะห์ที่ออกแบบมาเพื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางชนิด ซึ่งมีดัชนีหักเหเป็นค่าลบได้ ($n < 0$) เรียกว่าวัสดุที่มีดัชนีหักเหเชิงลบเมื่อวัสดุเหล่านี้ถูกวางไว้ในอากาศ มุมตกกระทบ $i$ และมุมหักเหยังคงเป็นไปตาม $\frac { \sin i } { \sin r } = n$ แต่รังสีหักเหและรังสีตกกระทบจะอยู่ด้านเดียวกันของเส้นปกติ (ในกรณีนี้มุมหักเหจะมีค่าเป็นลบ)พิจารณาวัสดุที่มีดัชนีหักเหเชิงลบซึ่งมีพื้นผิวบนและล่างขนานกันในอากาศ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเข้าสู่ผ่านพื้นผิวบนและออกจากพื้นผิวล่าง หากดัชนีหักเหของวัสดุนี้สำหรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือ ${ } ^ { n = - \sqrt { 2 } }$ แผนภาพที่แสดงเส้นทางการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านวัสดุนี้ได้อย่างถูกต้องคือ ( )

  • A. A. ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-005.jpg)
  • B. B. ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-006.jpg)
  • C. C. ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-007.jpg)
  • D. D. ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-008.jpg)

Answer: C

Solution: A. ข้อมูลที่ให้มาได้ระบุว่า "รังสีที่หักเหและรังสีที่ตกกระทบอยู่บนด้านเดียวกันของเส้นปกติ" ดังนั้นตัวเลือก A จึงไม่ถูกต้อง BCD. ตามกฎการหักเหของสเนลล์ มุมหักเหที่อยู่ด้านเดียวกันกับดัชนีหักเห $$ n = | - \sqrt { 2 } | = \frac { \sin \alpha } { \sin \beta } $$ จะมีค่าน้อยกว่ามุมตกกระทบ ดังนั้นตัวเลือก C จึงถูกต้อง ในขณะที่ตัวเลือก B และ D ไม่ถูกต้อง

Question 22: 24. สายรุ้งเกิดขึ้นเมื่อแสงอาทิตย์เข้าสู่หยดน้ำ เกิดการหักเหครั้งแรก จากนั้นสะท้อนออกจากพื้นผิวด้านห...

24. สายรุ้งเกิดขึ้นเมื่อแสงอาทิตย์เข้าสู่หยดน้ำ เกิดการหักเหครั้งแรก จากนั้นสะท้อนออกจากพื้นผิวด้านหลังของหยดน้ำ และเกิดการหักเหครั้งที่สองเมื่อออกจากหยดน้ำ แผนภาพด้านล่างแสดงการเกิดสายรุ้ง ลำแสงสีขาว L เข้าสู่หยดน้ำจากทางซ้าย $a , b$ แทนลำแสงโมโนโครมาติกสองลำหลังจากลำแสงสีขาว . ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-018.jpg)

  • A. A. ความถี่ของแสงน้อยกว่าความถี่ของแสง
  • B. B. $a , b$ แสงมีการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นเมื่อผ่านจากอากาศเข้าสู่หยดน้ำ
  • C. C. เมื่อแสงถูกปล่อยออกมาจากสื่อเดียวกันเข้าสู่บรรยากาศ $a$ แสงมีแนวโน้มที่จะเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในมากกว่าแสง $b$
  • D. D. ผ่านอุปกรณ์แทรกสอดแบบสองช่องเดียวกันนี้ ระยะห่างระหว่างแถบแสงที่อยู่ติดกันของแสง $a$ จะมากกว่าแสง $b$

Answer: C

Solution: ก. จากแผนภาพเส้นทางแสง สามารถเห็นได้ว่า ระดับการเบี่ยงเบนของแสง $a$ มีค่ามากกว่าแสง $b$บ่งชี้ว่าดัชนีหักเหของหยดน้ำสำหรับแสง $a$ มีค่ามากกว่าดัชนีหักเหสำหรับแสง $b$ ดังนั้น ความถี่ของแสง $a$ จึงมากกว่าความถี่ของแสง $b$ ทำให้ข้อ A ผิด ข. เมื่อหยดน้ำจากอากาศเข้าสู่ของเหลว ความเร็วของคลื่นของ $a , b$ จะลดลงในขณะที่ความถี่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ตามที่ระบุใน $\lambda = \frac { v } { f }$, ความยาวคลื่นจะสั้นลง ดังนั้นข. จึงไม่ถูกต้อง ค. ตามที่แสดงใน $\sin C = \frac { 1 } { n }$,${ } _ { a }$ มุมวิกฤตสำหรับแสงน้อยกว่า ${ } _ { b }$ มุมวิกฤตสำหรับแสง ซึ่งหมายความว่า ${ } _ { a }$ แสงเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดได้ง่ายกว่าแสง ${ } _ { b }$ ดังนั้น ข้อ C จึงถูกต้อง ง. เนื่องจากความถี่ของแสง ${ } _ { a }$ มีค่ามากกว่าความถี่ของแสง ${ } _ { b }$ ความยาวคลื่นของแสง ${ } _ { a }$ จึงสั้นกว่าความยาวคลื่นของแสง ${ } _ { b }$ . ตามที่ระบุใน $\Delta x = \frac { l } { d } \lambda$, เมื่อผ่านอุปกรณ์แทรกสอดแบบสองช่องเดียวกัน ระยะห่างระหว่างแถบแทรกสอดที่อยู่ติดกันสำหรับแสงใน $a$ จะเล็กกว่าสำหรับแสงใน $b$ ดังนั้น D จึงไม่ถูกต้อง

Question 23: 25. ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง?

25. ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง?

  • A. A. ปรากฏการณ์ที่แสงเมื่อผ่านจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทิศทางการแพร่กระจายที่บริเวณรอยต่อระหว่างสื่อนั้น เรียกว่า การหักเห
  • B. B. ดัชนีหักเหเป็นสัดส่วนโดยตรงกับไซน์ของมุมหักเห
  • C. C. ในน้ำ แสงสีฟ้าเดินทางได้เร็วกว่าแสงสีแดง
  • D. D. เมื่อมุมตกกระทบมีขนาดใหญ่เพียงพอ จะเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมด

Answer: A

Solution: ก. เมื่อแสงผ่านจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง ปรากฏการณ์ที่ทิศทางการแพร่กระจายของแสงเปลี่ยนไปเมื่อถึงรอยต่อระหว่างสื่อนั้นเรียกว่าการหักเห ดังนั้น ข. จึงถูกต้อง ข. ดัชนีหักเหขึ้นอยู่กับตัวกลางแต่ไม่ขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบและมุมหักเห ดังนั้น ข. จึงไม่ถูกต้อง ค. แสงสีน้ำเงินมีดัชนีหักเหสูงกว่า ตามสูตร $n = \frac { c } { v }$ แสงสีน้ำเงินจะเคลื่อนที่ช้ากว่าแสงสีแดงเมื่อผ่านน้ำ ดังนั้น ค. จึงไม่ถูกต้อง ง. การสะท้อนกลับทั้งหมดเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า และมุมตกกระทบเกินมุมวิกฤต เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่า การสะท้อนกลับทั้งหมดจะไม่เกิดขึ้นไม่ว่ามุมตกกระทบจะเป็นเท่าใด ดังนั้น ข้อ ง. จึงไม่ถูกต้อง

Question 24: 26. การใช้กระจกเคลือบกันแสงสะท้อนเป็นผิวผนังแทนกระจกสีชาช่วยให้แสงสีเหลืองและสีเขียวผ่านเข้าสู่ภายใน...

26. การใช้กระจกเคลือบกันแสงสะท้อนเป็นผิวผนังแทนกระจกสีชาช่วยให้แสงสีเหลืองและสีเขียวผ่านเข้าสู่ภายในได้อย่างไม่ถูกขัดขวาง ซึ่งทำให้ผู้อยู่อาศัยภายในอาคารสามารถมองเห็นทัศนียภาพภายนอกได้อย่างชัดเจน ในขณะที่ผู้ที่อยู่ภายนอกจะมองเห็นเพียงท้องฟ้าและเมฆผ่านแสงสะท้อนสีน้ำเงินม่วง ทำให้ยากต่อการมองเห็นรายละเอียดภายในอาคาร เกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง?

  • A. A. ปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับการแทรกแซงของแสง
  • B. B. ปรากฏการณ์นี้มีสาเหตุเดียวกันกับภาพลวงตา
  • C. C. ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากการสะท้อนกลับทั้งหมดของแสงสีน้ำเงิน-ม่วง
  • D. D. ปรากฏการณ์นี้มีสาเหตุเดียวกันกับจุดสว่างแบบปัวซอง

Answer: A

Solution: ก. หลักการของสารเคลือบป้องกันการสะท้อนกลับนั้นอาศัยปรากฏการณ์การแทรกสอดของแสงแสงแสดงคุณสมบัติสองหน้าของคลื่น-อนุภาค หมายความว่าคลื่นแสงสามารถแทรกสอดกันได้เหมือนคลื่นกลไก เมื่อมีการเคลือบสารป้องกันการสะท้อน (โดยทั่วไปคือแคลเซียมฟลูออไรด์) ที่ด้านหน้าของเลนส์ หากความหนาของสารเคลือบเท่ากับหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบภายในสารเคลือบ แสงที่สะท้อนจากผิวหน้าและผิวหลังของสารเคลือบจะแทรกสอดกัน การแทรกสอดนี้ทำให้แสงที่สะท้อนกันเองยกเลิกกันไป ส่งผลให้การสะท้อนลดลง ดังนั้น ข้อ A จึงถูกต้อง B. ภาพลวงตาเกิดจากชั้นอากาศที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งแสงหักเหและเกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดเมื่อแพร่ผ่านสื่อที่ไม่สม่ำเสมอ ข้อความนี้ไม่ถูกต้อง; C. การสะท้อนภายในทั้งหมดเกิดขึ้นเมื่อแสงผ่านจากสื่อที่มีดัชนีหักเหสูงกว่าเข้าสู่สื่อที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่า ดังนั้น รังสีแสงสีน้ำเงินและสีม่วงที่เข้าสู่แก้ว (ซึ่งเป็นสื่อที่มีดัชนีหักเหสูงกว่า) จากอากาศ (ซึ่งเป็นสื่อที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่า) ไม่สามารถเกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดได้ ข้อความนี้ไม่ถูกต้อง; D. จุดปัวซอง (Poisson spot) เป็นปรากฏการณ์ทางแสงที่เกิดจากการเลี้ยวเบนของแสง เกิดขึ้นเมื่อแสงโมโนโครเมติกตกกระทบแผ่นวงกลมทึบแสงขนาดเล็กซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่าหรือเท่ากับความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสง จะเกิดแถบแสงและเงาที่สลับกันบนจอรับภาพด้านหลังแผ่นวงกลม โดยมีจุดสว่างขนาดเล็กอยู่ตรงกลาง D ผิด

Question 25: 27. ตามที่แสดงในรูป ข้อความใดต่อไปนี้เกี่ยวกับภาพที่ถูกต้อง? ![](/images/questions/phys-geometric-op...

27. ตามที่แสดงในรูป ข้อความใดต่อไปนี้เกี่ยวกับภาพที่ถูกต้อง? ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-019.jpg) รูป A ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-020.jpg) รูป B ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-021.jpg) รูป C ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-022.jpg) รูป D

  • A. A. ดังแสดงในรูป A หลักการของโรงภาพยนตร์สามมิติแบบสเตอริโอสโคปิก (stereoscopic cinema) ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การโพลาไรซ์ของแสง
  • B. B. ดังที่แสดงในรูป B แถบสีบนฟิล์มสบู่เป็นปรากฏการณ์ของการหักเหของแสง
  • C. C. ดังที่แสดงในรูป C สาเหตุที่ตะเกียบดูเหมือน "หัก" เกิดจากการเกิดการสะท้อนทั้งหมดภายใน
  • D. D. ดังแสดงในรูป D หลักการของเส้นใยแก้วนำแสงใช้ปรากฏการณ์การแทรกสอดของแสง

Answer: A

Solution: A. ภาพยนตร์สามมิติใช้หลักการของการโพลาไรซ์ของแสง การชมภาพยนตร์ประเภทนี้ต้องใช้แว่นตาพิเศษ ซึ่งเลนส์ของแว่นตาประกอบด้วยตัวกรองโพลาไรซ์สองตัวที่อนุญาตให้แสงสั่นในทิศทางที่แตกต่างกัน A ถูกต้อง ข. ริ้วสีบนฟองสบู่เกิดจากปรากฏการณ์การแทรกสอดของแสงที่สะท้อนจากทั้งสองด้านของฟองสบู่ ข. ผิด; ค. ปรากฏการณ์ "แตก" ที่เห็นเมื่อใช้ตะเกียบเกิดจากการหักเหของแสง ค. ผิด; ง. หลักการของใยแก้วนำแสงอาศัยปรากฏการณ์การสะท้อนกลับทั้งหมดภายใน ง. ผิด.

Question 26: 28. เกี่ยวกับแสงสีแดงและสีม่วง ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? (ต้องเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในด้วย)

28. เกี่ยวกับแสงสีแดงและสีม่วง ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? (ต้องเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในด้วย)

  • A. A. ความถี่ของแสงสีแดงมากกว่าความถี่ของแสงสีม่วง
  • B. B. ความเร็วของแสงสีแดงน้อยกว่าแสงสีม่วงในแก้วชนิดเดียวกัน
  • C. C. ในสุญญากาศ แสงสีแดงและแสงสีม่วงเดินทางด้วยความเร็วเท่ากัน
  • D. D. เมื่อแสงสีแดงและแสงสีม่วงเข้าสู่บรรยากาศจากแก้วในมุมตกกระทบเดียวกัน หากแสงสีม่วงเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในตัวกลาง แสงสีแดง

Answer: C

Solution: แสงสีแดงมีความยาวคลื่นมากกว่าแสงสีม่วง; ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นหมายถึงความถี่ที่ต่ำลง ดังนั้น ความถี่ของแสงสีแดงจึงต่ำกว่าแสงสีม่วง ตัวเลือก A ไม่ถูกต้องแสงสีแดงมีความถี่ต่ำกว่าและมีดัชนีหักเหต่ำกว่า ตามสูตร $v = \frac { c } { n }$, แสงสีแดงแพร่กระจายด้วยความเร็วสูงขึ้นผ่านก้อนแก้ว ตามสูตร $\sin C = \frac { 1 } { n }$, แสงสีม่วงมีความถี่สูงกว่า ทำให้ได้มุมวิกฤตเล็กกว่า แสงสีม่วงสามารถเกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดได้ ในขณะที่แสงสีแดงไม่สามารถทำได้ ดังนั้น BD ไม่ถูกต้องความเร็วของแสงคงที่ในสุญญากาศ ไม่ขึ้นกับสี C ถูกต้อง

Question 27: 29. ในการทดลองสังเกตการสะท้อนกลับทั้งหมดของแสง เมื่อแสงเลเซอร์จากปากกาชี้เลเซอร์ส่องไปยังจุดศูนย์กลา...

29. ในการทดลองสังเกตการสะท้อนกลับทั้งหมดของแสง เมื่อแสงเลเซอร์จากปากกาชี้เลเซอร์ส่องไปยังจุดศูนย์กลาง $O$ ของบล็อกแก้วรูปครึ่งวงกลมจากจุด $A$ จะสังเกตเห็นลำแสงบางสองลำ $O B , O C$เมื่อลำแสงที่เข้ามาหมุนตามเข็มนาฬิกาผ่านมุมเล็ก ๆ รอบจุด $O$, ลำแสงที่สะท้อนจะหมุนตามไปด้วย จากนั้น ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-023.jpg)

  • A. A. ลำแสงหมุนตามเข็มนาฬิกาด้วยมุมที่มากกว่า $\theta$
  • B. B. ลำแสงหมุนทวนเข็มนาฬิกาเป็นมุมน้อยกว่า $\theta$
  • C. C. ลำแสง ค่อยๆ สว่างขึ้น
  • D. D. ลำแสงค่อยๆ จางลง

Answer: A

Solution: ก. ตามที่แสดงในแผนภาพ $O B$ แทนรังสีที่หักเห แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหสูงกว่าไปยังตัวกลางที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่า โดยมุมตกกระทบจะน้อยกว่ามุมหักเห เมื่อลำแสงที่ตกกระทบ $A O$ หมุนตามเข็มนาฬิกา $O$ จุด, $O B$ (รังสีที่หักเห) ก็หมุนตามเข็มนาฬิกาเช่นกัน แต่ในอัตราที่เร็วกว่า ดังนั้น มุมการหมุนตามเข็มนาฬิกาของลำแสง $O B$ จะมากกว่า $\theta$; ข้อ A ถูกต้อง ข. ตามที่แสดงในแผนภาพ ลำแสง $O C$ เป็นลำแสงที่สะท้อนกลับ โดยหมุนในทิศทางตรงข้ามกับลำแสงที่ตกกระทบแต่มีอัตราเร็วเท่ากัน มุมการหมุนทวนเข็มนาฬิกาของลำแสง $O C$ เท่ากับ $\theta , \mathrm { B }$ – ไม่ถูกต้อง; ซีดี. เมื่อลำแสงที่เข้ามา $A O$ หมุนไปในระดับหนึ่ง มุมตกกระทบจะเท่ากับมุมวิกฤต ทำให้เกิดการสะท้อนกลับทั้งหมด ลำแสงที่หักเหจะหายไปในระหว่างกระบวนการนี้ โดยลำแสงที่หักเห $O B$ จะค่อยๆ จางลง และลำแสงที่สะท้อนกลับ $O C$ จะค่อยๆ สว่างขึ้น ซีดีไม่ถูกต้อง

Question 28: 30. ตามที่แสดงในแผนภาพแสงเข้าสู่กระจกทรงกลมจากจุด $A$ และออกจากจุด $B$ หากมุมเบี่ยงเบนของรังสีที่ออก...

30. ตามที่แสดงในแผนภาพแสงเข้าสู่กระจกทรงกลมจากจุด $A$ และออกจากจุด $B$ หากมุมเบี่ยงเบนของรังสีที่ออกมาเมื่อเทียบกับรังสีที่เข้ามาคือ $30 ^ { \circ } , \mathrm { AB }$ และมุมศูนย์กลางที่เกิดจากส่วนโค้งนี้คือ $120 ^ { \circ }$ ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-024.jpg)

  • A. A. ดัชนีหักเหของแก้วคือ ${ } ^ { \sqrt { 2 } }$
  • B. B. ดัชนีหักเหของแก้วคือ $\sqrt { 3 }$
  • C. C. มุมตกกระทบที่จุด A คือ $105 ^ { \circ }$
  • D. D. ดัชนีหักเหของแก้วคือ $\frac { \sqrt { 2 } + \sqrt { 6 } } { 2 }$

Answer: A

Solution:

Question 29: 31. ลำแสงผสมที่ประกอบด้วยแสงโมโนโครเมติกสองสี $a , b$ เข้าสู่บรรยากาศจากน้ำและแยกออกเป็นสองลำแสง $a ...

31. ลำแสงผสมที่ประกอบด้วยแสงโมโนโครเมติกสองสี $a , b$ เข้าสู่บรรยากาศจากน้ำและแยกออกเป็นสองลำแสง $a , b$ ข้อใดต่อไปนี้เป็นความจริงเกี่ยวกับแสงโมโนโครเมติกสองสี $a , b$ ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-004.jpg)

  • A. A. หากมุมตกกระทบของแสงตกกระทบ SA ในน้ำยังคงเพิ่มขึ้นต่อไป แสงจะเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในตัวกลาง
  • B. B. $a$ มีความถี่ต่ำกว่า $b$
  • C. C. ความถี่ของแสงในน้ำมากกว่าความถี่ของแสงในอากาศ
  • D. D. ความเร็วของแสงในน้ำน้อยกว่าความเร็วของแสงในอากาศ

Answer: B

Solution: เนื่องจากมุมตกกระทบ i ของลำแสงทั้งสองมีค่าเท่ากัน และมุมหักเห $\mathrm { r } _ { \mathrm { a } } < \mathrm { r } _ { \mathrm { b } }$ ดัชนีหักเห $\mathrm { n } _ { \mathrm { a } } < \mathrm { n } _ { \mathrm { b } }$ จึงถูกกำหนดโดยกฎของสเนลล์ จาก $\sin C = 1 / n$ จะได้ $a$ ซึ่งแสดงว่ามุมวิกฤตสำหรับแสงมีค่ามากขึ้นหากมุมตกกระทบของแสง $S A$ ในน้ำเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนกระทั่งถึงมุมวิกฤต $b$ เป็นครั้งแรก แสง b จะเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดก่อน ดังนั้น ตัวเลือก A จึงไม่ถูกต้อง เนื่องจากดัชนีหักเหของแสง a ต่ำกว่า ความถี่ของแสงจึงต่ำกว่าด้วย ทำให้ข้อ B ถูกต้อง ความถี่ของแสงถูกกำหนดโดยแหล่งกำเนิดแสงและไม่มีผลต่อตัวกลาง ดังนั้น ความถี่ของแสง a ในน้ำจึงเท่ากับในอากาศ ทำให้ข้อ C ผิด การวิเคราะห์สูตร $\mathrm { v } = \mathrm { c } / \mathrm { n }$ แสดงให้เห็นว่าความเร็วของแสง a ในน้ำมากกว่าแสง b ดังนั้น ข้อ D ผิด

Question 30: 32. ดังแสดงในแผนภาพ ลำแสงโมโนโครมาติกสองลำที่แตกต่างกัน $P$ และ $Q$ ตกลงบนบล็อกแก้วรูปครึ่งวงกลม รัง...

32. ดังแสดงในแผนภาพ ลำแสงโมโนโครมาติกสองลำที่แตกต่างกัน $P$ และ $Q$ ตกลงบนบล็อกแก้วรูปครึ่งวงกลม รังสีที่ออกมาจากทั้งสองลำต่างผ่านจุดศูนย์กลาง $O$ ตามทิศทาง $O F$ จากนี้ เราสามารถอนุมานได้ว่า ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-026.jpg)

  • A. A. ความถี่ของแสงมากกว่าความถี่ของแสง
  • B. B. เวลาที่แสงต้องใช้ในการผ่านบล็อกแก้วนี้สั้นกว่าเวลาที่แสง $P$ ต้องใช้ในการผ่าน
  • C. C. $P , Q$ เมื่อลำแสงสองลำกระทบอากาศจากน้ำที่มุมตกกระทบเท่ากัน หาก $Q$ แสงเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในตัวกลาง แสง $P$ ก็ต้องเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในตัวกลางเช่นกัน
  • D. D. หากลำแสงโมโนโครเมติกสองลำถูกส่งผ่านอุปกรณ์แทรกสอดแบบช่องคู่เดียวกัน ระยะห่างของแถบแทรกสอดที่เกิดจากลำแสงแรกจะมากกว่าลำแสงที่สอง

Answer: D

Solution: ก. ตามที่แสดงในแผนภาพ $P$ แสดงให้เห็นถึงระดับการเบี่ยงเบนของแสงที่น้อยกว่า ดัชนีหักเหที่ต่ำกว่า และความถี่ที่ต่ำกว่า ดังนั้น ข้อ ก. จึงไม่ถูกต้อง B. จาก $v = \frac { C } { n }$, $P$ แสงเดินทางด้วยความเร็วที่สูงขึ้นภายในแก้ว และแสงใน $P$ ผ่านบล็อกแก้วในเวลาที่น้อยกว่าแสงใน $Q$; B ไม่ถูกต้อง; ค. จาก $\sin C = \frac { 1 } { n }$ เห็นได้ชัดว่า $P$ มุมวิกฤตสำหรับการสะท้อนแบบทั้งหมดจะมากกว่า ดังนั้น $P , Q$ เมื่อลำแสงสองลำตกกระทบอากาศจากน้ำที่มุมตกกระทบเท่ากัน หาก $Q$ แสงเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในวัสดุ $P$ แสงอาจไม่จำเป็นต้องเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในวัสดุเช่นกัน C ผิด D. $P$ มีดัชนีหักเหต่ำกว่าและมีช่วงคลื่นที่ใหญ่กว่าตามลำดับ ดังที่แสดงโดย $\Delta x = \frac { L } { d } \lambda$, หาก $P , Q$ ลำแสงโมโนโครมาติกสองลำผ่านอุปกรณ์แทรกสอดแบบสองช่องเดียวกัน $P$ แสงจะก่อให้เกิดแถบแทรกสอดที่มีความห่างมากกว่าแสง $Q$ ตัวเลือกที่ถูกต้องคือ D

Question 31: 33. ข้อใดต่อไปนี้เกี่ยวกับปรากฏการณ์ของแสงถูกต้อง?

33. ข้อใดต่อไปนี้เกี่ยวกับปรากฏการณ์ของแสงถูกต้อง?

  • A. A. ประกายสีรุ้งบนผิวน้ำเป็นปรากฏการณ์ของการหักเหของแสง
  • B. B. การเคลือบกันแสงสะท้อนบนเลนส์กล้องใช้คุณสมบัติของแสงโพลาไรซ์
  • C. C. ปรากฏการณ์จุดสว่างปัวซองเป็นปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสง แสดงให้เห็นว่าแสงมีคุณสมบัติคล้ายคลื่น
  • D. D. รุ้งที่ปรากฏบนท้องฟ้าหลังฝนตกเป็นปรากฏการณ์ของการแทรกสอดของแสง

Answer: C

Solution: ก. ความแวววาวสีรุ้งบนผิวน้ำเกิดจากการแทรกสอดของแสงในฟิล์มบาง ดังนั้น ก. จึงไม่ถูกต้อง ข. การเคลือบผิวลดการสะท้อนบนเลนส์กล้องใช้การแทรกสอดของแสง ดังนั้น ข. จึงไม่ถูกต้อง ค. ปรากฏการณ์จุดสว่างของปัวซอง (Poisson's bright spot) แสดงถึงการเลี้ยวเบนของแสง ซึ่งบ่งบอกถึงธรรมชาติของแสงที่เป็นคลื่น ดังนั้น ค. จึงถูกต้อง ง. สายรุ้งที่ปรากฏบนท้องฟ้าหลังฝนตกเกิดจากการหักเหของแสง ดังนั้น ง. จึงไม่ถูกต้อง

Question 32: 34. รูปแบบการแทรกสอดที่ได้จากแสงโมโนโครมาติกที่มีความถี่ต่างกันแสดงในรูป A และรูป B ตามลำดับ ข้อใดต่...

34. รูปแบบการแทรกสอดที่ได้จากแสงโมโนโครมาติกที่มีความถี่ต่างกันแสดงในรูป A และรูป B ตามลำดับ ข้อใดต่อไปนี้เป็นข้อความที่ไม่ถูกต้อง? ก. ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-027.jpg) ข. ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-028.jpg)

  • A. A. $a$ แสงมีแนวโน้มที่จะแสดงปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนที่เด่นชัดมากกว่า
  • B. B. ความเร็วในการแพร่กระจายของแสงโมโนโครเมติก $a$ ในน้ำเร็วกว่าความเร็วในการแพร่กระจายของแสง $b$
  • C. C. $a$ ความถี่ของแสงมากกว่า $b$ ความถี่ของแสง
  • D. D. เมื่อแสงเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในเมื่อเข้าสู่บรรยากาศจากสื่อเดียวกัน มุมวิกฤตสำหรับ $a$ จะมากกว่ามุมวิกฤตสำหรับ $b$

Answer: C

Solution: AC. จากสูตรระยะห่างของแถบแทรกแซง $$ \Delta x = \frac { l } { d } \lambda $$ และรวมกับสูตรในแผนภาพ $a$ จะเห็นได้ชัดว่าความยาวคลื่นของแสง $b$ มากกว่าแสง $a$ ดังนั้น แสง $a$ จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดการเลี้ยวเบนที่เด่นชัดมากกว่า ตามสูตร $$ c = \lambda v $$ บ่งชี้ว่าความถี่ของแสง $a$ น้อยกว่าความถี่ของแสง $b$ ดังนั้น ข้อ A จึงไม่ถูกต้องเนื่องจากไม่ตรงกับเจตนาของคำถาม ในขณะที่ข้อ C ถูกต้องเนื่องจากตรงกับเจตนาของคำถาม BD. จากการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ $a$ แสงมีความถี่ต่ำกว่าแสง $b$ ดังนั้นแสง $a$ จึงมีดัชนีหักเหต่ำกว่า ตามที่ระบุใน $$ n = \frac { c } { v } $$ , ความเร็วในการแพร่กระจายของแสงโมโนโครเมติก $a$ ในน้ำเร็วกว่าความเร็วของแสง $b$ จากสูตรมุมวิกฤต เราได้ $$ \sin C = \frac { 1 } { n } $$ เนื่องจาก $a$ มีดัชนีหักเหต่ำกว่า $a$ จึงมีมุมวิกฤตใหญ่กว่า นั่นคือ เมื่อแสงเกิดการสะท้อนแบบทั้งหมดจากสื่อหนึ่งไปยังอากาศ มุมวิกฤตของ $a$ จะมากกว่า $b$ มุมวิกฤตของแสง ดังนั้น BD จึงถูกต้องและไม่ตรงตามข้อกำหนดของคำถาม

Question 33: 35. ดังที่แสดงไว้ ลำแสงที่ประกอบด้วยแสงโมโนโครมสองสีเข้าสู่ปริซึมทรงกระบอกที่มีหน้าตัดรูปครึ่งวงกลมต...

35. ดังที่แสดงไว้ ลำแสงที่ประกอบด้วยแสงโมโนโครมสองสีเข้าสู่ปริซึมทรงกระบอกที่มีหน้าตัดรูปครึ่งวงกลมตามทิศทาง $P O$ $O$ แทนจุดศูนย์กลางของครึ่งวงกลม โดยรังสีที่หักเหจะออกมาจากจุด $M , N$ ตามลำดับ $P O$ คือมุมระหว่างรังสีที่หักเหกับเส้นปกติ, $\alpha = 45 ^ { \circ } , O M$ คือมุมระหว่างรังสีที่หักเหกับผิวสัมผัส, $\beta = 60 ^ { \circ }$ คือมุมระหว่างรังสีที่หักเหกับผิวหักเห, และ ${ } ^ { c } = 3 \times 10 ^ { 8 } \mathrm {~m} / \mathrm { s }$ คือความเร็วของแสงในสุญญากาศ จากนั้น, ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-029.jpg)

  • A. A. ดัชนีหักเหของสื่อนี้สำหรับรังสีแสงที่ปล่อยออกมาจาก $M$ คือ $\sqrt { 3 }$
  • B. B. ความเร็วของแสงที่แพร่กระจายผ่านตัวกลางนี้จาก $M$ คือ $\frac { 3 \sqrt { 2 } } { 2 } \times 10 ^ { 8 } \mathrm {~m} / \mathrm { s }$.
  • C. C. ระยะเวลาที่ต้องการสำหรับแสงสีที่ปล่อยออกมาจาก $M$ เพื่อผ่านปริซึม
  • D. D. ความถี่ของแสงที่ปล่อยออกมาจากจุด $N$ ต่ำกว่าความถี่ของแสงที่ปล่อยออกมาจากจุด $M$

Answer: B

Solution: AB. ตามกฎของสเนลล์ ดัชนีหักเหของตัวกลางสำหรับแสงที่ปล่อยออกมาจาก $M$ คือ $$ n = \frac { \sin \alpha } { \sin \left( 90 ^ { \circ } - \beta \right) } = \sqrt { 2 } $$ คือความเร็วที่แสงเดินทางผ่านสื่อนี้เมื่อถูกปล่อยออกมาจาก $M$ $$ v = \frac { c } { n } = \frac { 3 \sqrt { 2 } } { 2 } \times 10 ^ { 8 } \mathrm {~m} / \mathrm { s } $$ ดังนั้น ข้อ A ไม่ถูกต้อง ข้อ B ถูกต้อง ซีดี. จากแผนภาพ แสงสีที่ปล่อยออกมาจากจุด $N$ จะถูกเบี่ยงเบนมากขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่ามีดัชนีหักเหสูงกว่า ตามที่ระบุใน $v = \frac { c } { n }$ แสงสีที่ปล่อยออกมาจากจุด $N$ มีความเร็วคลื่นต่ำกว่า เมื่อแสงทั้งสองสีเดินทางในปริซึมเป็นระยะทางเท่ากัน แสงสีที่ปล่อยออกมาจาก $N$ ใช้เวลานานกว่าในการผ่านปริซึม แสงที่มีดัชนีหักเหสูงกว่าจะมีค่าความถี่สูงกว่า ดังนั้นแสงที่ออกจาก $N$ จึงมีความถี่สูงกว่าแสงที่ออกจาก $M$ ดังนั้นคำตอบ CD จึงไม่ถูกต้อง

Question 34: 36. ดังที่แสดงในภาพทรงกลมแก้วมีรัศมี $R , O$ ที่จุดศูนย์กลาง และมีเส้นผ่านศูนย์กลางเป็น $A B$ ด้านซ้...

36. ดังที่แสดงในภาพทรงกลมแก้วมีรัศมี $R , O$ ที่จุดศูนย์กลาง และมีเส้นผ่านศูนย์กลางเป็น $A B$ ด้านซ้ายของทรงกลมมีหน้าจอรับที่แข็งอยู่สัมผัสกับทรงกลมแก้วที่จุด $A$ลำแสงที่ปล่อยออกมาจากจุด $B$ ตกลงบนทรงกลมแก้วที่จุด $B M$ ออกมาขนานกับ $A B$ และตกที่จุด ${ } ^ { Q }$ บนจอรับภาพรังสีอีกเส้นหนึ่ง ${ } ^ { B N }$ เกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดที่จุด ${ } ^ { N }$ อย่างแม่นยำ โดยให้ $\angle A B M = 30 ^ { \circ }$ และความเร็วของแสงในสุญญากาศคือ $c$ ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-030.jpg)

  • A. A. มุมวิกฤตสำหรับการสะท้อนกลับทั้งหมดที่เกิดขึ้นภายในลูกแก้วนี้เกินกว่า $45 ^ { \circ }$
  • B. B. เวลาที่แสงต้องใช้ในการเดินทางจาก ${ } _ { B }$ ไปยัง $Q$ คือ $\frac { 4 R } { C }$
  • C. C. ระยะทางในแนวดิ่งจากจุด $N$ ถึงจุด $A B$ คือ $\frac { 2 \sqrt { 2 } } { 3 } R$
  • D. D. หากแหล่งกำเนิดแสงที่จุด $B$ เป็นสีแดงและถูกแทนที่ด้วยแหล่งกำเนิดแสงสีเขียว จุด $N$ บนส่วนโค้งที่เกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดจะเลื่อนไปทางขวา

Answer: C

Solution: A. จาก $\angle A B M = 30 ^ { \circ }$ ตามความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต เราทราบว่ามุมตกกระทบ $B M$ ที่จุด $M$ คือ $\alpha = 30 ^ { \circ }$ และมุมหักเหคือ $\beta = 60 ^ { \circ }$. ดังนั้น ดัชนีหักเหของแก้วคือ $M$ และไซน์ของมุมวิกฤตคือ $A B$ ดังนั้น ${ } ^ { Q }$ ดังนั้น ข้อ A ไม่ถูกต้อง ข. ความเร็วของแสงที่แพร่กระจายผ่านแก้วคือ ${ } ^ { B N }$ เวลาที่แสงใช้ในการเดินทางจาก $B$ ถึง $M$ คือ $t _ { 1 } = \frac { B M } { v } = \frac { 2 R \cos 30 ^ { \circ } } { \frac { c } { n } } = \frac { \sqrt { 3 } n R } { c } = \frac { 3 R } { c }$ เวลาที่แสงใช้ในการเดินทางจาก $M$ ถึง $Q$ คือ $t _ { 2 } = \frac { M Q } { c } = \frac { R - R \sin 30 ^ { \circ } } { c } = \frac { R } { 2 c }$ ดังนั้น เวลาที่แสงต้องใช้ในการเดินทางจาก $B$ ไปยัง $Q$ คือ $t = t _ { 1 } + t _ { 2 } = \frac { 7 R } { 2 c }$; ดังนั้น ข้อ B ไม่ถูกต้อง C. เนื่องจากมุมวิกฤตคือ $C = \angle O N B$ ดังนั้น $\sin C = \frac { 1 } { n } = \frac { \sqrt { 3 } } { 3 } , \cos C = \frac { \sqrt { 6 } } { 3 }$ จึงเป็นจริง ดังนั้น ระยะทางในแนวดิ่งจากจุด $N$ ถึง $A B$ คือ $d = 2 R \cos C \times \sin C = \frac { 2 \sqrt { 2 } } { 3 } R$ ดังนั้น ข้อ C จึงถูกต้อง ง. หากแหล่งกำเนิดแสงที่จุด $B$ เป็นสีแดงและถูกแทนที่ด้วยแหล่งกำเนิดแสงสีเขียว ดัชนีหักเหจะเพิ่มขึ้น จาก $\sin C = \frac { 1 } { n }$ มุมวิกฤตจะลดลง ดังนั้น จุด $N$ บนส่วนโค้งที่เกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดจะเลื่อนไปทางซ้าย ดังนั้น ข้อ ง. จึงไม่ถูกต้อง

Question 35: 37. นักเรียนได้ทำการทดลองต่อไปนี้โดยใช้บล็อกแก้วที่มีหน้าบนและล่างขนานกัน: ลำแสงผสมของแสงสีแดงและสีม...

37. นักเรียนได้ทำการทดลองต่อไปนี้โดยใช้บล็อกแก้วที่มีหน้าบนและล่างขนานกัน: ลำแสงผสมของแสงสีแดงและสีม่วงถูกส่งจากอากาศไปยังจุด $P$ บนพื้นผิวด้านบนของบล็อกแก้ว เมื่อแสงเข้าสู่บล็อก แสงจะแยกออกเป็นลำแสงโมโนโครมสองลำ $a , b$ ดังแสดงในแผนภาพเนื่องจากรังสีตกกระทบทำมุม $\theta = 45 ^ { \circ }$ กับผิวบนของบล็อกแก้ว จำนวนข้อความที่ถูกต้องด้านล่างคือ ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-031.jpg) (1) เวลาการแพร่กระจายของแสง $a$ ภายในบล็อกแก้วมากกว่าแสง $b$ (2) $a$ คือแสงสีม่วง และ $b$ คือแสงสีแดง (3) เมื่อ $a , b$ ออกมาจากผิวล่างของบล็อกแก้ว ลำแสงทั้งสองขนานกัน (4) พลังงานของ $a$ มากกว่าพลังงานของ $b$$a$ มีพลังงานมากกว่าแสง $b$ (5) เมื่อแสง $a , b$ ผ่านสิ่งกีดขวาง แสง $a$ มีแนวโน้มที่จะเกิดการเลี้ยวเบนมากกว่าแสง $b$ (6) หากใช้แสง $a , b$ ในการทดลองการแทรกสอดของแสงผ่านช่องคู่ แสง $a , b$ อาจแสดงระยะห่างของแถบแทรกสอดที่เท่ากัน

  • A. A. 6
  • B. B. 5
  • C. C. 4
  • D. D. 3

Answer: B

Solution: ตามกฎการหักเหของแสง $$ n = \frac { \sin \left( 90 ^ { \circ } - \theta \right) } { \sin r } $$ เนื่องจาก $a$ มุมหักเหเล็กกว่า $a$ ดัชนีหักเหจึงมากกว่า ดังนั้น $a$ คือแสงสีม่วง $b$ คือแสงสีแดง ดังนั้น (2) จึงถูกต้อง ตามความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต $a , b$ มุมตกกระทบเมื่อแสงออกจากพื้นผิวด้านล่างของบล็อกแก้วเท่ากับมุมหักเหเมื่อแสงเข้าสู่บล็อก ดังนั้น $a , b$ มุมหักเหเมื่อแสงออกจากพื้นผิวด้านล่างเท่ากับมุมตกกระทบเมื่อแสงเข้าสู่บล็อก ซึ่งหมายความว่าลำแสงทั้งสองขนานกัน ดังนั้น ข้อ (3) จึงถูกต้อง ตามสมการพลังงานโฟตอน $$ \varepsilon = h v $$ เนื่องจาก $a$ เป็นแสงสีม่วง และ $b$ เป็นแสงสีแดง $a$ จึงมีความถี่สูงกว่า $b$ ดังนั้น $a$ มีพลังงานมากกว่า $b$ ดังนั้น (4) จึงถูกต้อง เมื่อ $a , b$ แสงผ่านสิ่งกีดขวาง เนื่องจาก $a$ เป็นแสงสีม่วง และ $b$ เป็นแสงสีแดง $a$ มีความยาวคลื่นสั้นกว่า $b$. $b$ มีแนวโน้มที่จะเกิดการเลี้ยวเบนมากกว่า $a$. ดังนั้น (5) จึงไม่ถูกต้อง ตามที่ $$ \Delta x = \frac { L } { d } \lambda $$ หากใช้แสงที่มี $a , b$ สำหรับการทดลองแทรกสอดของแสงผ่านรูสองรู แม้ว่าความยาวคลื่นของแสง $a , b$ จะไม่เท่ากัน แต่เมื่อทำการทดลองแทรกสอดของแสงผ่านรูสองรูแยกกัน $L , d$ ก็อาจไม่เท่ากันเช่นกัน ดังนั้น $a , b$ ระยะห่างของขอบแสงอาจเท่ากัน ดังนั้น (6) จึงถูกต้อง; ให้ความกว้างของบล็อกแก้วเป็น $d$ และมุมหักเหของแสงเป็น $r$ ตามกฎการหักเหของแสง เราจะได้ $$ n = \frac { \sin \left( 90 ^ { \circ } - \theta \right) } { \sin r } $$ ความเร็วของการแพร่กระจายของแสงภายในบล็อกแก้วคือ $$ v = \frac { c } { n } $$ ระยะทางที่แสงเดินทางภายในบล็อกแก้วคือ $$ s = \frac { d } { \cos r } $$ ดังนั้น เวลาที่ใช้ในการแพร่กระจายของแสงผ่านบล็อกแก้วคือ $$ t = \frac { s } { v } $$ การแก้สมการเหล่านี้พร้อมกันจะได้ $$ t = \frac { d \sin \left( 90 ^ { \circ } - \theta \right) } { c \sin r \cos r } = \frac { 2 d \cos 45 ^ { \circ } } { c \sin 2 r } $$ เนื่องจาก $a$ มุมหักเหของแสงมีขนาดเล็ก เวลาการแพร่กระจายของแสงภายในบล็อกแก้ว $a$ จึงมากกว่าเวลาการแพร่กระจายของแสง $b$. ดังนั้น (1) จึงถูกต้อง

Question 36: 38. ดังแสดงในแผนภาพ ลำแสงที่มองเห็นได้เข้าสู่บล็อกแก้วจากอากาศที่มุมตกกระทบ $\theta$ หลังจากหักเห แส...

38. ดังแสดงในแผนภาพ ลำแสงที่มองเห็นได้เข้าสู่บล็อกแก้วจากอากาศที่มุมตกกระทบ $\theta$ หลังจากหักเห แสงจะแยกออกเป็นลำแสงโมโนโครมาติกสองลำ $a , b$ $a , b$ เมื่อเปรียบเทียบลำแสงทั้งสอง ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-032.jpg)

  • A. A. ดัชนีหักเหของแก้วสำหรับแสง $a$ มีค่าน้อยกว่าดัชนีหักเหของแก้วสำหรับแสง $b$
  • B. B. ในแก้ว, $a$ ความเร็วของแสงมากกว่า $b$ ความเร็วของแสง.
  • C. C. การเพิ่มมุมตกกระทบ $\theta , b$ แสงจะเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในครั้งแรก
  • D. D. $a$ มุมวิกฤตสำหรับการสะท้อนแบบทั้งหมดน้อยกว่า $b$ มุมวิกฤตสำหรับการสะท้อนแบบทั้งหมด

Answer: D

Solution: A. มุมการหักเหของแสง $a$ จะมากกว่า; ดัชนีหักเหของแก้วสำหรับแสง $a$ จะสูงกว่าแสง $b$ ดังนั้น A จึงไม่ถูกต้อง; B. ตามที่ระบุใน $v = \frac { c } { n }$, ดัชนีหักเหที่สูงขึ้นจะทำให้ความเร็วภายในสื่อลดลง ดังนั้น ในแก้ว $a$ แสงจะมีดัชนีหักเหที่สูงกว่า และความเร็วของแสงใน $a$ จะต่ำกว่าแสงใน $b$ ข้อ B ไม่ถูกต้อง ซีดี. ตามที่ระบุใน $\sin C = \frac { 1 } { n } , ~ a$, แสงที่มีดัชนีการหักเหสูงกว่าจะมีมุมวิกฤติเล็กกว่า การเพิ่มมุมตกกระทบ $\theta , ~ a$ ทำให้แสงเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในครั้งแรก; ข้อ C ไม่ถูกต้อง ข้อ D ถูกต้อง

Question 37: 39. รูปแสดงภาพตัดขวางของปริซึมที่ทำจากแก้ว โดยที่ $A B O D$ เป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า, $O C D$ เป็นส่วนโค...

39. รูปแสดงภาพตัดขวางของปริซึมที่ทำจากแก้ว โดยที่ $A B O D$ เป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า, $O C D$ เป็นส่วนโค้งรูปวงกลมส่วนหนึ่งที่มีรัศมี $R$ โดยมีจุดศูนย์กลางที่ $O$.ลำแสงเลเซอร์สีแดงหนึ่งลำตกกระทบจากจุดหนึ่งบนผิวหน้า $A B$ ด้วยมุมตกกระทบ $\theta = 60 ^ { \circ }$ หลังจากเข้าสู่ปริซึมแล้ว ลำแสงจะกระทบจุด $O$ บนผิวหน้า $B C$ ในมุมวิกฤตพอดีส่วนหนึ่งของแผนภาพเส้นทางแสงแสดงอยู่ในรูปต่อไปนี้ ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง? ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-033.jpg)

  • A. A. แสงเลเซอร์สีแดงอาจเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในที่ขอบของ $C D$
  • B. B. ดัชนีหักเหของแสงเลเซอร์สีแดงในปริซึมคือ $\frac { \sqrt { 7 } } { 2 }$
  • C. C. ความเร็วของแสงเลเซอร์สีแดงที่แพร่กระจายผ่านปริซึมคือ $\sqrt { 3 }$ เท่าของความเร็วในสุญญากาศ
  • D. D. หากมุมตกกระทบไม่เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนไปใช้เลเซอร์สีเขียวจะไม่ทำให้เกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดที่ขอบเขต $B C$

Answer: B

Solution: ก. แผนภาพเส้นทางแสงของเลเซอร์สีแดงภายในปริซึมแสดงอยู่ในรูปที่ ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-034.jpg) หลังจากเกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดที่จุด $O$, เลเซอร์สีแดงจะแพร่กระจายในแนวรัศมีไปยังขอบ $C D$. เมื่อลำแสงเดินทางตามทิศทางปกติของผิวสัมผัส ทิศทางการแพร่กระจายของมันจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นจะไม่เกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดที่ขอบ $C D$; ดังนั้นตัวเลือก A จึงไม่ถูกต้อง B. ให้ดัชนีหักเหของเลเซอร์สีแดงเป็น $n$ และมุมหักเหที่ผิวหน้า $A B$ เป็น $r$ ตามหลักการทางคณิตศาสตร์ มุมตกกระทบที่ผิวหน้า $B C$ $$ i = C = 90 ^ { \circ } - r $$ ที่จุดตกกระทบ เมื่อใช้กฎของสเนลล์ $$ n = \frac { \sin 60 ^ { \circ } } { \sin r } $$ จะได้ $$ \sin r = \frac { \sqrt { 3 } } { 2 n } $$ เนื่องจากเลเซอร์สีแดงเกิดการสะท้อนแบบทั้งหมดที่ผิวของ $B C$ จึงแทนค่าลงในสูตรมุมวิกฤต $$ \sin C = \sin \left( 90 ^ { \circ } - r \right) = \frac { 1 } { n } $$ ให้ผลลัพธ์เป็น $$ \cos r = \frac { 1 } { n } $$. เมื่อแทนค่านี้ลงในสมการทางคณิตศาสตร์ $$ \sin ^ { 2 } r + \cos ^ { 2 } r = 1 $$ และแก้สมการพร้อมกัน จะได้ $$ n = \frac { \sqrt { 7 } } { 2 } $$. ## ดังนั้น B เป็นคำตอบที่ถูกต้อง C. จากสูตร $n = \frac { c } { v }$ เราได้ $$ \frac { v } { c } = \frac { 1 } { n } = \frac { 2 \sqrt { 7 } } { 7 } $$ ดังนั้น ข้อ C จึงไม่ถูกต้อง D. ตามสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า แสงสีแดงมีความถี่ต่ำกว่าแสงสีเขียว ดังนั้น ดัชนีหักเหของแสงสีแดงจึงต่ำกว่าแสงสีเขียว คือ $$ n _ { \text {红 } } < n _ { \text {绿 } } $$ ตามกฎการหักเหของแสง $n = \frac { \sin \theta } { \sin r }$ มุมหักเหของแสงที่ผิว $A B$ จะสอดคล้องกับ $$ r _ { \text {红 } } > r _ { \text {绿 } } $$ ดังนั้นมุมตกกระทบของแสงที่ผิว $B C$ จะสอดคล้องกับ $$ i _ { \text {红 } } < i _ { \text {绿 } } $$ จากสูตรมุมวิกฤต $\sin C = \frac { 1 } { n }$, ความสัมพันธ์ของมุมวิกฤตสำหรับแสงที่ผิวหน้า $B C$ คือ $$ C _ { \text {红 } } > C _ { \text {绿 } } $$ เนื่องจากแสงสีแดงตกกระทบกับพื้นผิวของ $B C$ ที่จุด $O$ ในมุมวิกฤตพอดี เมื่อมุมตกกระทบยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนไปใช้แสงเลเซอร์สีเขียวจะทำให้เกิดการสะท้อนกลับทั้งหมดที่ขอบ $B C$ อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น ตัวเลือก D จึงไม่ถูกต้อง

Question 38: 40. ตามที่แสดงในแผนภาพ ถังเก็บน้ำมันทรงกระบอกมีเส้นผ่านศูนย์กลางฐานเท่ากับ $A B = 8 d$ และความสูงเท่...

40. ตามที่แสดงในแผนภาพ ถังเก็บน้ำมันทรงกระบอกมีเส้นผ่านศูนย์กลางฐานเท่ากับ $A B = 8 d$ และความสูงเท่ากับ $B C = 6 d$ เมื่อถังว่างเปล่า จุด $E$ จะตรงกับจุด $A$ บนขอบฐานของถังอย่างแม่นยำเมื่อความลึกของน้ำมันเท่ากับครึ่งหนึ่งของความสูงถัง เมื่อมองตามแนวเดียวกัน $E A$ จะเห็นจุด $F , F , A$ บนฐานถัง ระยะทางระหว่างจุดทั้งสองนี้คือ $\frac { 7 } { 4 } d$ ดัชนีหักเหของน้ำมันคือ ( ) ![](/images/questions/phys-geometric-optics/image-004.jpg) การบ้านวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษา, 30 ตุลาคม 2025

  • A. A. $n = \frac { 4 } { 3 }$
  • B. B. $n = \sqrt { 2 }$
  • C. C. $n = \sqrt { 3 }$
  • D. D. $n = \frac { 5 } { 3 }$

Answer: A

Solution: ให้จุดตัดระหว่างรังสีแสงกับผิวหน้าของน้ำมันถูกแทนด้วย $O$ จากความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต สามารถสรุปได้ว่า ระยะทางคือ $A C$ ระยะทางคือ $10 d$ มุมตกกระทบและมุมหักเหคือ $\theta _ { 1 } , \theta _ { 2 }$ ตามลำดับ ดังนั้น ไซน์ของมุมตกกระทบ ${ } ^ { \theta _ { 1 } }$ คือ $$ \sin \theta _ { 1 } = \frac { 4 d } { 5 d } = \frac { 4 } { 5 } $$ จากความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต เราทราบว่า $O F$ ระยะทางคือ $$ x _ { O F } = \sqrt { ( 3 d ) ^ { 2 } + \left( 4 d - \frac { 7 } { 4 } d \right) ^ { 2 } } = \frac { 15 } { 4 } d $$ ดังนั้น ไซน์ของมุมหักเหคือ $$ \sin \theta _ { 2 } = \frac { 4 d - \frac { 7 } { 4 } d } { x _ { O F } } = \frac { 3 } { 5 } $$ ดังนั้น ดัชนีหักเหคือ $$ n = \frac { \sin \theta _ { 1 } } { \sin \theta _ { 2 } } $$ เมื่อแก้สมการข้างต้นพร้อมกันจะได้ $$ n = \frac { 4 } { 3 } $$
กลับไปที่หัวข้อ

Geometric Optics

几何光学

38 คำถามฝึกหัด

ฝึกฝนกับโจทย์ภาษาจีนเพื่อเตรียมสอบ CSCA คุณสามารถเปิด/ปิดคำแปลได้ขณะฝึก

ภาพรวมหัวข้อ

ออปติกเชิงเรขาคณิตศึกษาเกี่ยวกับกฎที่ควบคุมการแพร่กระจายของแสงในแนวเส้นตรงภายในสื่อที่มีความเป็นเนื้อเดียวกัน โดยเน้นเป็นพิเศษที่ปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การสะท้อน การหักเห และการสะท้อนกลับทั้งหมดภายในสื่อ รวมถึงการประยุกต์ใช้ ในข้อสอบฟิสิกส์ CSCA หัวข้อนี้มักถูกประเมินผ่านการใช้แผนภาพรังสี ซึ่งต้องการให้ผู้เข้าสอบวิเคราะห์พฤติกรรมของรังสีแสงที่บริเวณรอยต่อระหว่างสื่อต่างๆ และเปรียบเทียบลักษณะการแพร่กระจายของแสงที่มีสีต่างๆ คำถามมักจะเกี่ยวข้องกับการคำนวณและการกำหนดแนวคิดต่างๆ เช่น ดัชนีหักเห มุมวิกฤต และความเร็วของแสง

จำนวนคำถาม:38

ประเด็นสำคัญ

  • 1การประยุกต์ใช้กฎการสะท้อนและการหักเหของแสง (กฎของสเนลล์)
  • 2เงื่อนไขสำหรับการเกิดการสะท้อนภายในทั้งหมดและการคำนวณมุมวิกฤต
  • 3การเปรียบเทียบค่าดัชนีหักเหของแสงสำหรับแสงสีต่างๆ (เช่น แสงสีแดงและแสงสีม่วง) และการวิเคราะห์เส้นทางของแสง
  • 4เส้นทางและอัตราการแพร่กระจายของแสงผ่านสื่อหลายชั้น

เคล็ดลับการเรียน

เชี่ยวชาญสูตรดัชนีหักเห n = c/v และกฎของสเนลล์ n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ และฝึกฝนอย่างกว้างขวางกับปัญหาที่วิเคราะห์พฤติกรรมของแสงโดยใช้แผนภาพเส้นทางแสง

ทำโจทย์เป็น ≠ สอบผ่าน

ข้อสอบจำลองฉบับเต็ม ตามหลักสูตรทางการ รวมหลายหัวข้อเหมือนสอบจริง