109年:視覺光學(2)

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,前表面研磨成+4.00 D,後表面研磨成-10.00 D,中心厚度為4 mm,其鏡片之前頂點球面度數屈光度(front vertex power )約為多少?

A-5.80 D
B-5.90 D
C-6.00 D
D-6.20 D

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。需先求出鏡片材質的折射率,再套用厚透鏡公式。

答案解析

Step 1:求折射率(refractive index)

光在真空(空氣)中速度 c=300,000c = 300{,}000 km/s,在此材質中速度 v=150,000v = 150{,}000 km/s:

n=cv=300,000150,000=2.0n = \frac{c}{v} = \frac{300{,}000}{150{,}000} = 2.0

Step 2:已知參數整理

  • 前表面屈光力:F1=+4.00F_1 = +4.00 D
  • 後表面屈光力:F2=10.00F_2 = -10.00 D
  • 中心厚度:t=4 mm=0.004 mt = 4 \text{ mm} = 0.004 \text{ m}
  • 折射率:n=2.0n = 2.0
  • 折減厚度(reduced thickness):τ=tn=0.0042.0=0.002 m\tau = \dfrac{t}{n} = \dfrac{0.004}{2.0} = 0.002 \text{ m}

Step 3:前頂點屈光力(Front Vertex Power)公式

前頂點屈光力的計算是從後方射入平行光,測量從前頂點射出的聚散度。公式為:

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