111年:視覺光學

正視眼的莊先生,當他透過位在眼鏡面+3.00 D的鏡片時,可以從鏡片前100 cm到20 cm,看到清晰的實物。如果他的鏡片從+3.00 D的換成+6.00 D,他的明視範圍為何?

A從鏡片前25 cm到12.5 cm
B從鏡片前33.33 cm 到12.5 cm
C從鏡片前50 cm到16.67 cm
D從鏡片前50 cm到12.5 cm

詳細解析

本題觀念:

本題考查透過正度數鏡片(plus lens)的明視範圍(range of clear vision)計算。正視眼透過正鏡片時,鏡片的聚散度效應改變了進入眼睛的光線方向,從而改變了明視範圍的近端與遠端位置。解題關鍵是利用薄透鏡公式聚散度(vergence)概念,先從已知條件(+3.00 D 時的明視範圍)求出眼睛的調節參數,再套用至 +6.00 D 鏡片。

選項分析

(A) 從鏡片前 25 cm 到 12.5 cm ✅ 正確答案 正確。此為計算所得結果(詳見下方解析)。

(B) 從鏡片前 33.33 cm 到 12.5 cm ❌ 近端 12.5 cm 正確,但遠端計算有誤。

(C) 從鏡片前 50 cm 到 16.67 cm ❌ 遠端與近端計算皆不正確。

(D) 從鏡片前 50 cm 到 12.5 cm ❌ 近端 12.5 cm 正確,但遠端計算有誤(50 cm 對應的是 +4D 鏡片的遠端,非 +6D)。

答案解析

第一步:從 +3.00 D 情況推導眼睛的調節邊界(等效聚散度範圍)

透過鏡片的光線在到達眼睛時,其有效聚散度(effective vergence)= 鏡片度數 + 來自物體的聚散度:

...(解析預覽)...