113年:視覺光學

陳同學右眼是以眼鏡面(頂點距離為14公厘)量出為六百度的近視眼,當林先生手持-5.00DS的透鏡,此透鏡距離角膜10公分,讓陳同學去觀察角膜前20公分的螞蟻。眼睛要做多少的調焦(accommodation ),才能看得最清楚?

A+0.25 D
B+0.47 D
C+2.07 D
D+5.02 D

詳細解析

本題觀念:

本題綜合考察頂點距離換算(vertex distance compensation)、光學透鏡的聚散度(vergence)運算,以及近視眼的調焦(accommodation)計算。需分三個步驟:① 求陳同學右眼的遠點;② 求 -5.00D 透鏡對螞蟻影像的效果;③ 計算眼睛所需調焦量。

選項分析

Step 1:求陳同學右眼在角膜平面的等效屈光度(遠點)

眼鏡面量得近視 -6.00 D,頂點距離 d=14 mm=0.014 md = 14 \text{ mm} = 0.014 \text{ m}

轉換至角膜頂點平面: Fcornea=Fspec1dFspec=6.0010.014×(6.00)=6.001.0845.536 DF_{cornea} = \frac{F_{spec}}{1 - d \cdot F_{spec}} = \frac{-6.00}{1 - 0.014 \times (-6.00)} = \frac{-6.00}{1.084} \approx -5.536 \text{ D}

遠點距角膜距離: dfar=1Fcornea=15.5360.1807 m=18.07 cm(角膜前方)d_{far} = \frac{1}{|F_{cornea}|} = \frac{1}{5.536} \approx 0.1807 \text{ m} = 18.07 \text{ cm(角膜前方)}

Step 2:-5.00D 透鏡對螞蟻影像的聚散度計算

  • 螞蟻位於角膜前 20 cm
  • -5.00D 透鏡距角膜 10 cm

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