113年:視覺光學

鏡片在空氣中的前表面屈折力+3.00 D,後表面屈折力-6.00 D,此鏡片的折射率1.6,水的折射率1.33,則鏡片放進水裡的屈折力為何?

A+1.65 D
B-1.65 D
C+1.35 D
D-1.35 D

詳細解析

本題觀念:

鏡片放入折射率不同的液體中後,因界面兩側折射率對比(contrast)改變,表面屈折力(surface power)也隨之改變。需利用修正後的表面屈折力公式,分別計算前後表面在水中的屈折力,再相加得總屈折力。

選項分析

已知:

  • 鏡片折射率 nL=1.6n_L = 1.6
  • 水的折射率 nw=1.33n_w = 1.33
  • 空氣中前表面屈折力 F1=+3.00 DF_1 = +3.00\text{ D}
  • 空氣中後表面屈折力 F2=6.00 DF_2 = -6.00\text{ D}
  • 空氣中總屈折力 Fair=+3.00+(6.00)=3.00 DF_{air} = +3.00 + (-6.00) = -3.00\text{ D}

表面屈折力換算公式

空氣中(nair=1n_{air} = 1)的表面屈折力為: Fair=nLnairR=nL1RF_{air} = \frac{n_L - n_{air}}{R} = \frac{n_L - 1}{R}

水中的表面屈折力為: Fwater=nLnwRF_{water} = \frac{n_L - n_w}{R}

因此比值為: FwaterFair=nLnwnL1=1.61.331.61=0.270.60=0.45\frac{F_{water}}{F_{air}} = \frac{n_L - n_w}{n_L - 1} = \frac{1.6 - 1.33}{1.6 - 1} = \frac{0.27}{0.60} = 0.45

水中各表面屈折力

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