111年:視覺光學

一雙凹薄透鏡放置在空氣中,其折射率為1.6,前後表面曲率半徑均為10 cm,則此薄透鏡的屈光度為何?

A-8 D
B-10 D
C-12 D
D-16 D

詳細解析

本題觀念:

本題考查薄透鏡製造者方程式(lensmaker's equation)應用於雙凹薄透鏡(biconcave thin lens)的屈光度(power, diopter)計算。需正確套用符號慣例(sign convention)以確定曲率半徑的正負。

選項分析

薄透鏡製造者方程式(在空氣中):

P=1f=(n1)(1R11R2)P = \frac{1}{f} = (n - 1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)

其中:

  • n=1.6n = 1.6(鏡片折射率)
  • R1R_1:第一面曲率半徑(光線先射入面)
  • R2R_2:第二面曲率半徑(光線後射出面)

雙凹鏡片的符號慣例(Cartesian sign convention):

雙凹鏡片的兩個表面均向外彎曲(遠離鏡片中心):

  • 第一面(光線入射面):曲率中心在透鏡左側(光源同側)→ R1<0R_1 < 0R1=10 cm=0.1 mR_1 = -10\text{ cm} = -0.1\text{ m}
  • 第二面(光線出射面):曲率中心在透鏡右側(像側)→ R2>0R_2 > 0R2=+10 cm=+0.1 mR_2 = +10\text{ cm} = +0.1\text{ m}

代入計算:

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