108年:視覺光學(2)

某發散光線於材質( n=1.5)中傳播一段距離後,其聚散度為 -6.00 D,其傳播距離為何?

A0.167 m
B0.25 m
C4 m
D9 m

詳細解析

本題觀念:

在介質中傳播的光線聚散度計算——折減聚散度(reduced vergence)

在折射率 n1n \neq 1 的介質中,聚散度公式為:

V=ndV = \frac{n}{d}

其中 VV 為聚散度(D),nn 為介質折射率,dd 為傳播距離(公尺)。

本題為發散光線,聚散度為負值(V=6.00DV = -6.00\,\text{D}),在 n=1.5n = 1.5 的介質中求傳播距離。

選項分析

由公式 V=ndV = \frac{n}{d} 可得 d=nVd = \frac{n}{|V|}

d=nV=1.56.00=0.25 md = \frac{n}{|V|} = \frac{1.5}{6.00} = 0.25 \text{ m}

逐一驗算各選項:

(A) 0.167 m:V=1.50.1678.98DV = \frac{1.5}{0.167} \approx -8.98\,\text{D},與題目不符

(B) 0.25 m:V=1.50.25=6.00DV = \frac{1.5}{0.25} = -6.00\,\text{D}正確答案

(C) 4 m:V=1.54=0.375DV = \frac{1.5}{4} = -0.375\,\text{D},與題目不符

(D) 9 m:V=1.590.167DV = \frac{1.5}{9} \approx -0.167\,\text{D},與題目不符

答案解

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