109年:視覺光學(2)

依照厚透鏡公式(thick lens equation ),折射率為1.5,前表面曲率半徑為7.5 mm,後表面曲率半徑為8.0 mm,透鏡中心厚度為0.4 mm的隱形眼鏡,置於空氣中的度數最接近下列何者?

A+11.75屈光度(diopter)
B+128.00屈光度
C+4.00屈光度
D+5.25屈光度

詳細解析

本題觀念:

本題考的是**厚透鏡公式(thick lens equation)**計算隱形眼鏡在空氣中的度數(等效屈光力)。厚透鏡與薄透鏡的差異在於需考慮鏡片中心厚度對光線折射的影響,公式中包含「折減厚度(reduced thickness)」修正項。

厚透鏡的等效屈光力公式:

F=F1+F2tnF1F2F = F_1 + F_2 - \frac{t}{n} \cdot F_1 \cdot F_2

其中:

  • F1F_1 = 前表面屈光力(diopters)
  • F2F_2 = 後表面屈光力(diopters)
  • tt = 鏡片中心厚度(公尺)
  • nn = 鏡片折射率

各表面屈光力公式(單折射面): F1=nlensnairR1,F2=nairnlensR2F_1 = \frac{n_{lens} - n_{air}}{R_1}, \quad F_2 = \frac{n_{air} - n_{lens}}{R_2}

其中 nair=1.0n_{air} = 1.0nlens=1.5n_{lens} = 1.5RR 以公尺表示。

選項分析

計算步驟如下:

已知條件:

  • 折射率 n=1.5n = 1.5
  • 前表面曲率半徑 R1=+7.5 mm=+0.0075 mR_1 = +7.5 \text{ mm} = +0.0075 \text{ m}(前表面向前凸,符號為正)
  • 後表面曲率半徑 $R_2 = +8.0 \text{ mm} = +0.0080 \tex

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