109年:視覺光學(2)

一凹面鏡的曲率半徑為50公分,若一物體位於該凹面鏡左側1公尺處,其成像位於此鏡片何處?

A鏡片左側33公分處
B鏡片右側33公分處
C鏡片左側66公分處
D鏡片右側66公分處

詳細解析

本題觀念:

本題考查凹面鏡(concave mirror)的成像,利用鏡面方程式(mirror equation)計算像距,並判斷像的位置(鏡片左側或右側、距離多少)。

選項分析

已知條件:

  • 曲率半徑(radius of curvature):R=50 cmR = 50\text{ cm}
  • 焦距:f=R2=502=25 cmf = \frac{R}{2} = \frac{50}{2} = 25\text{ cm}
  • 物距:do=100 cmd_o = 100\text{ cm}(物體在鏡左側,即鏡面前方)

鏡面方程式(mirror equation): 1di=1f1do=1251100=41001100=3100\frac{1}{d_i} = \frac{1}{f} - \frac{1}{d_o} = \frac{1}{25} - \frac{1}{100} = \frac{4}{100} - \frac{1}{100} = \frac{3}{100} di=100333.3 cmd_i = \frac{100}{3} \approx 33.3\text{ cm}

di>0d_i > 0 表示像在鏡面前方,即反射光實際匯聚處——對凹面鏡而言,這就是鏡片左側(物體同側)。

確認物距與焦距關係: 物距 do=100 cmd_o = 100\text{ cm},焦距 f=25 cmf = 25\text{ cm},曲率中心(center of curvatur

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