108年:視覺光學(1)

一片薄塑料(n=1.60)半月形凹透鏡,一面的曲率半徑為 20 cm,另一面的曲率半徑為 8 cm,其鏡片的屈光度為多少?

A+3.00 D
B+4.50 D
C+7.50 D
D+10.50 D

詳細解析

本題觀念:

薄透鏡製作公式(lensmaker's equation)描述透鏡兩表面曲率半徑與折射率如何決定其屈光度。半月形(meniscus)透鏡兩面均向同一方向彎曲,其正負性質取決於兩面曲率半徑的相對大小,不能單靠形狀判斷為凸或凹。

選項分析

薄透鏡公式(在空氣中,n空氣=1n_{空氣}=1):

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

其中 R1R_1R2R_2符號規則(sign convention):以光線由左向右行進,曲率中心在右方者 R>0R > 0,在左方者 R<0R < 0

半月形凹透鏡(meniscus concave lens)的幾何特徵:

  • 兩面均朝同一方向彎曲
  • 題目給定:一面曲率半徑 20 cm,另一面曲率半徑 8 cm
  • 半月形凹透鏡:前表面凹(曲率中心在左,R1=0.20R_1 = -0.20 m),後表面凹(曲率中心在左,R2=0.08R_2 = -0.08 m)

代入計算: P=(1.601)(10.2010.08)P = (1.60 - 1)\left(\frac{1}{-0.20} - \frac{1}{-0.08}\right)

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