109年:視覺光學(2)
驗配稜鏡時,將稜鏡的後表面與病人的顏面平行,若將兩個基底朝下分別為10Δ(稜鏡度)和40Δ的稜鏡互相疊貼一起,有關合成的稜鏡度數,下列敘述何者正確?
A大於50Δ且基底朝下
B小於50Δ且基底朝下
C等於50Δ且基底朝下
D以上三者都有可能,依照稜鏡的折射率不同而有不同的結果
詳細解析
本題觀念:
稜鏡的非線性疊加效應(prism stacking non-additivity)。當兩個同方向基底的稜鏡疊貼在一起時,合成的稜鏡度數並不等於兩者的代數相加,而是大於兩者之和。這是驗光配鏡實務中一個重要且常被忽略的光學現象。
選項分析
(A) 大於50Δ且基底朝下 ✅ — 正確。兩個基底朝下的稜鏡(10Δ + 40Δ)疊貼後,合成稜鏡度數大於50Δ,且仍為基底朝下方向。
(B) 小於50Δ且基底朝下 ❌ — 錯誤。稜鏡疊加後效果只會大於代數和,不會小於。
(C) 等於50Δ且基底朝下 ❌ — 錯誤。若兩個稜鏡方向相同且線性相加,結果應為50Δ,但實際疊貼時光線已被第一個稜鏡偏折,通過第二個稜鏡時並非以校準角度入射,因此效果更強,不等於代數和。
(D) 以上三者都有可能 ❌ — 錯誤。結果不取決於折射率,而是由幾何光學的非線性疊加效應決定,答案是固定的(大於代數和)。
答案解析
當兩個同向稜鏡疊放在一起時,光線經過第一個稜鏡後已產生偏折,到達第二個稜鏡時的入射角度已改變,不再是原始校準角度。這種幾何效應使得第二個稜鏡的實際折射效果比其標定值更強,導致合成稜鏡度超過兩者代數和。
根據實驗與臨床研究(Combining Fresnel and block prisms, JAAPOS 2024
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