視覺與聽覺的物理學：練習題

在視覺與聽覺的物理學中，關於人耳對聲音強弱的感知，下列哪項關於聲強級（Sound Intensity Level）的敘述是正確的？

在聽覺物理學中，若聲波的強度增加至原來的 100 倍，則聲強級（Sound intensity level）會增加多少分貝（dB）？

在一個嘈雜的工廠環境中，工人每天暴露在聲強級為90 dB的噪音中8小時。根據安全標準，如果噪音水平必須降低到85 dB，工人每天可以安全工作多少小時？假設聲音能量暴露量是評估風險的唯一因素。

在視覺與聽覺的物理學中，關於人眼視網膜上的視桿細胞（rod cells），下列哪項敘述是正確的？

在視覺物理學中，當健康的人眼從觀察遠處的風景轉為閱讀近處的書本時，眼睛會進行調節（accommodation）。下列哪項關於此調節過程的描述是正確的？

在超聲波掃描中，組織的聲阻抗（acoustic impedance，\(Z\)）決定了超聲波在交界處的反射與透射情況。已知聲阻抗的定義為 \(Z = \rho c\)，其中 \(\rho\) 為介質密度，\(c\) 為超聲波在其中的傳播速度。若某種軟組織的密度為 \(1.05 \times 10^3 \text{ kg m}^{-3}\)，超聲波在其內的傳播速度為 \(1.50 \times 10^3 \text{ m s}^{-1}\)，求該組織的聲阻抗。

超聲波在穿過兩種不同組織的交界處時，部分能量會被反射。反射聲強系數 \(\alpha\) 的計算公式為 \(\alpha = \frac{(Z_2 - Z_1)^2}{(Z_2 + Z_1)^2}\)，其中 \(Z_1\) 和 \(Z_2\) 分別為兩種介質的聲阻抗。假設肌肉的聲阻抗 \(Z_1 = 1.70 \times 10^6 \text{ kg m}^{-2}\text{ s}^{-1}\)，而脂肪的聲阻抗 \(Z_2 = 1.38 \times 10^6 \text{ kg m}^{-2}\text{ s}^{-1}\)。求超聲波垂直入射到此交界處時的反射聲強系數（以百分比表示，保留至小數點後兩位）。

近視是如何被糾正的？

一名中學生在課堂上發現她難以清楚看見白板上的文字，但閱讀書本時卻沒有問題。

(a) 這名學生患有哪種視力缺陷？

(b) 試從眼球結構和光線聚焦位置的角度，解釋為何會出現這種視力缺陷。 (2分)

(c) 應使用哪種光學透鏡來糾正這種視力缺陷？

(d) 如果用於糾正此視力缺陷的透鏡焦距為 \(50 \text{ cm}\)，求其焦強。