112年:視覺光學

某人右眼裸視遠點在角膜後方20 cm,若配戴頂點距離12 mm之框架眼鏡,此鏡片之第一焦點及第二焦點與角膜之相對位置為何?

A第一焦點在角膜前22.4 cm,第二焦點在角膜後20 cm
B第一焦點在角膜前22.4 cm,第二焦點在角膜後22.4 cm
C第一焦點在角膜前20 cm,第二焦點在角膜後20 cm
D第一焦點在角膜前20 cm,第二焦點在角膜後22.4 cm

詳細解析

本題觀念:

遠視眼(hyperopia)的遠點(far point)是虛點,位於眼球後方。配戴框架眼鏡矯正時,鏡片的第二焦點(F')必須與眼睛的遠點重合,才能使來自無限遠的平行光在視網膜上成清晰像。由於頂點距離(vertex distance)的存在,第一焦點(F)和第二焦點(F')與角膜的相對位置需分別計算。

選項分析

計算過程(薄透鏡、空氣介質):

已知條件:

  • 遠點(far point)位於角膜後方 20 cm(虛遠點 → 遠視眼)
  • 頂點距離(vertex distance)= 12 mm = 1.2 cm(鏡片後頂點至角膜距離)

Step 1:決定第二焦點 F' 位置

矯正鏡片的 F' 必須與遠點重合:

F角膜=20 cm(角膜後方)F'_\text{角膜} = 20 \text{ cm(角膜後方)}

F' 與鏡片後頂點的距離(後焦距 BFD): BFD=20+1.2=21.2 cm(鏡片後方)\text{BFD} = 20 + 1.2 = 21.2 \text{ cm(鏡片後方)}

Step 2:計算鏡片屈光力

P=1f=10021.2+4.72 D(正透鏡,符合遠視矯正)P = \frac{1}{f'} = \frac{100}{21.2} \approx +4.72 \text{ D(正透鏡,符合遠視矯正)}

Step 3:決定第一焦點 F 位置

薄透鏡在空氣中,f=f=21.2f = f' = 21.2 cm

...(解析預覽)...