111年:視覺光學

光在一材質中傳播速度為15萬公里/秒,拿此材質來製作鏡片,前表面磨製成+4.00 DS,後表面磨製成-9.00 DS,中心厚度為5 mm,其鏡片之前頂點屈光力(front vertex power )為何?

A-4.80 DS
B-4.96 DS
C-5.00 DS
D-5.11 DS

詳細解析

本題觀念:

本題考查**厚透鏡(thick lens)的前頂點屈光力(front vertex power, FVP)**計算。需先由光速求折射率,再代入厚透鏡公式。FVP 定義為:平行光從鏡片後方射入,在前頂點測量之會聚度的負值(即從後方視角量測的等效屈光力)。

選項分析

本題為計算題,以下逐步推導後對照選項。

Step 1:求折射率 n n=cv=3×105 km/s1.5×105 km/s=2.0n = \frac{c}{v} = \frac{3 \times 10^5 \text{ km/s}}{1.5 \times 10^5 \text{ km/s}} = 2.0

Step 2:已知條件

  • 前表面屈光力 F1=+4.00 DSF_1 = +4.00\ \text{DS}
  • 後表面屈光力 F2=9.00 DSF_2 = -9.00\ \text{DS}
  • 中心厚度 t=5 mm=0.005 mt = 5\ \text{mm} = 0.005\ \text{m}
  • 折射率 n=2.0n = 2.0

Step 3:計算縮短距離(reduced distance) tn=0.0052.0=0.0025 m\frac{t}{n} = \frac{0.005}{2.0} = 0.0025\ \text{m}

Step 4:套入前頂點屈光力公式 FVP=F21tnF2+F1\text{FVP} = \frac{F_2}{1 - \frac{t}{n} \cdot F_2} + F_1

...(解析預覽)...