109年:視覺光學(3)

一透鏡第一焦距長為20公分,若透過光學中心上方3公分處觀看物體,會產生多少稜鏡效應?

A1.5∆基底朝下
B1.5∆基底朝上
C15∆基底朝下
D15∆基底朝上

詳細解析

本題觀念:

普倫提斯定律(Prentice's rule),計算透過非光學中心(偏心)位置觀看所產生的稜鏡效應,以及稜鏡方向的判斷。本題需先由「第一焦距長」判斷透鏡性質(正/負),再計算稜鏡效應大小與基底方向。

選項分析

第一步:確認透鏡度數

「第一焦距長為20公分」= 第一焦距(first focal length)f1=+20f_1 = +20 cm = +0.20 m

在空氣中薄透鏡:f1=1/Ff_1 = -1/F,因此:

F=1f1=1+0.20=5.00 DF = -\frac{1}{f_1} = -\frac{1}{+0.20} = -5.00 \text{ D}

→ 本題為一凹透鏡(負透鏡,−5.00 D)

第二步:計算稜鏡效應大小(Prentice's Rule)

Δ=c×F=3 cm×5.00 D=15Δ\Delta = c \times |F| = 3 \text{ cm} \times 5.00 \text{ D} = 15 \Delta

第三步:判斷稜鏡基底方向

視線通過光學中心上方 3 cm → 等效為光學中心在視線下方(鏡片相對視線往下偏心)

凹透鏡(負透鏡)偏心規則:基底方向與偏心方向相反(遠離光學中心)

  • 光學中心在下方 → 偏心方向為下 → 基底方向為上(BASE UP)

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