108年:視覺光學(2)

在選用克普勒及伽利略望遠鏡時,其光學特性的比較,下列何者錯誤?

A同樣倍率之下伽利略望遠鏡的視野較小
B同樣倍率之下克普勒望遠鏡的管長較長
C伽利略望遠鏡的目鏡及物鏡均為凸透鏡
D克普勒望遠鏡可作為牙科的放大鏡使用

詳細解析

本題觀念:

本題考查克普勒望遠鏡(Keplerian telescope)與伽利略望遠鏡(Galilean telescope)的光學特性比較,包括鏡片組成、視野大小、管長及應用。這是一道反向題(何者「錯誤」)。

選項分析

(A) 「同樣倍率之下伽利略望遠鏡的視野較小」 ✅ 此為正確陳述。伽利略望遠鏡使用凹透鏡(concave lens)作目鏡,光線在抵達焦點前即被發散,導致視野(field of view, FOV)極為狹窄。克普勒望遠鏡則有更寬廣且均勻明亮的視野。因此相同倍率下,伽利略望遠鏡視野確實較小。

(B) 「同樣倍率之下克普勒望遠鏡的管長較長」 ✅ 此為正確陳述。克普勒望遠鏡的管長等於物鏡焦距加上目鏡焦距(L=fobj+feyeL = f_{obj} + f_{eye}),兩者焦距均為正值,管長較長。伽利略望遠鏡的目鏡(凹透鏡)置於物鏡焦點之前,管長 L=fobjfeyeL = f_{obj} - |f_{eye}|,因此管長較短、更輕巧。

(C) 「伽利略望遠鏡的目鏡及物鏡均為凸透鏡」 ❌ 此為錯誤陳述(本題答案)。伽利略望遠鏡的結構為:

  • 物鏡(objective):凸透鏡(converging lens)
  • 目鏡(eyepiece):凹透鏡(diverging lens) ✗(選項誤稱為凸透鏡)

兩者

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