109年:視覺光學(2)

單眼透過+7.50 D之球面鏡觀看8公尺外之物體,其影像往右往下分別偏移了36及48公分,請問其瞳孔及鏡片光學中心之相對位置如何?

A鏡片光學中心點位於瞳孔右方6 mm,上方8 mm
B鏡片光學中心點位於瞳孔左方6 mm,下方8 mm
C鏡片光學中心點位於瞳孔右方6 mm,下方8 mm
D鏡片光學中心點位於瞳孔左方6 mm,上方8 mm

詳細解析

本題觀念:

普倫提斯法則(Prentice's rule)的逆向應用:已知鏡片度數與透過鏡片後影像偏移量,反推鏡片光學中心與瞳孔的相對位置。核心在於理解正球面鏡(plus lens)中,影像偏移方向與光學中心偏移方向之間的關係。

選項分析

(A) 鏡片光學中心點位於瞳孔右方6 mm,上方8 mm ❌ — 方向判斷有誤,後詳述。

(B) 鏡片光學中心點位於瞳孔左方6 mm,下方8 mm ❌ — 垂直方向錯誤。

(C) 鏡片光學中心點位於瞳孔右方6 mm,下方8 mm ❌ — 水平方向錯誤。

(D) 鏡片光學中心點位於瞳孔左方6 mm,上方8 mm ✅ — 正確。

答案解析

Step 1:計算偏移稜鏡度

稜鏡 1Δ(稜鏡度)定義為:在 1 公尺距離上偏移 1 公分。因此在距離 dd 公尺時,偏移量 xx(公分)與稜鏡度 Δ\Delta 的關係為:

Δ=x(cm)d(m)\Delta = \frac{x \text{(cm)}}{d \text{(m)}}

  • 水平偏移:Δh=36 cm8 m=4.5Δ\Delta_h = \dfrac{36 \text{ cm}}{8 \text{ m}} = 4.5\Delta(影像往右)
  • 垂直偏移:$\Delta_v = \dfrac{48 \text{ cm}}{8 \text{ m}} = 6\D

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