111年:視覺光學

-4.00 D透鏡,其物體(object)與影像(image)的對稱點(symmetry point )分別為何?

A前者位在透鏡前(左側)25 cm,後者位在透鏡後(右側)25 cm
B前者位在透鏡後(右側)25 cm,後者位在透鏡前(左側)25 cm
C前者位在透鏡前(左側)50 cm,後者位在透鏡後(右側)50 cm
D前者位在透鏡後(右側)50 cm,後者位在透鏡前(左側)50 cm

詳細解析

本題觀念:

本題考查薄透鏡光學中的對稱點(symmetry points)概念,又稱等共軛點(equal conjugate points)反向焦點位置(anti-principal points)。對稱點是指使影像橫向放大率 m=1m = -1 的一對共軛物像點,位於透鏡兩側各 2f2f(二倍焦距)處。對於負透鏡(發散透鏡),其焦距為負值,導致對稱點出現在「虛擬」位置,即物體對稱點在透鏡右側(像空間),影像對稱點在透鏡左側(物空間),與正透鏡相反。

選項分析

(A) 前者位在透鏡前(左側)25 cm,後者位在透鏡後(右側)25 cm — ❌ 錯誤。25 cm = 1 倍焦距(f=25|f| = 25 cm),對稱點應在 2 倍焦距(50 cm),且位置方向也需要根據符號判斷。

(B) 前者位在透鏡後(右側)25 cm,後者位在透鏡前(左側)25 cm — ❌ 錯誤。方向概念正確(負鏡對稱點方向反轉),但距離應為 50 cm 而非 25 cm。

(C) 前者位在透鏡前(左側)50 cm,後者位在透鏡後(右側)50 cm — ❌ 錯誤。距離 50 cm 正確,但位置方向與正透鏡相同,不適用於負透鏡的虛擬對稱點特性。

(D) 前者位在透鏡後(右側)50 cm,後者位在透鏡前(左側)50 cm — ✅ **正確

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