109年:視覺光學(1)

一片薄塑料(n = 1.60)雙凸透鏡的表面半徑分別為12 cm和8 cm。此透鏡的屈光度為多少?

A+2.50 D
B+5.00 D
C+7.50 D
D+12.50 D

詳細解析

本題觀念:

本題考查薄透鏡製造者方程式(Lensmaker's Equation),計算雙凸薄透鏡(biconvex thin lens)的屈光度(power, in diopters)。

薄透鏡製造者方程式(Lensmaker's Equation):

P=1f=(n1)(1R11R2)P = \frac{1}{f} = (n-1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)

其中:

  • nn = 透鏡材質折射率
  • R1R_1 = 第一面(入射光先碰到的那面)的曲率半徑
  • R2R_2 = 第二面的曲率半徑
  • 採用 Cartesian sign convention:光由左往右為正,球心在光行進方向右側為正

選項分析

題目條件:

  • 薄塑料雙凸透鏡(thin biconvex plastic lens)
  • n=1.60n = 1.60
  • 兩表面半徑分別為 12 cm 和 8 cm

符號判斷(雙凸透鏡):

  • 雙凸透鏡:第一面(左面)凸面朝左(朝向入射光)→ 圓心在右方 → R1=+12R_1 = +12 cm =+0.12= +0.12 m
  • 第二面(右面)凸面朝右(朝向出射光)→ 圓心在左方 → R2=8R_2 = -8 cm =0.08= -0.08 m

計算屈光度:

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