114年:眼光概要

一個屈光力為+62.00 D 且眼軸長為21 mm的眼睛,若該眼平均折射率ne=1.336,則該眼的遠點應位於何處?

A角膜頂點後方50 cm
B角膜頂點後方61.7 cm
C角膜頂點後方82.5 cm
D角膜頂點前方無限遠處

詳細解析

本題觀念:

本題考查**簡化眼模型(reduced eye model)下,已知眼球屈光力、眼軸長及平均折射率,計算該眼遠點(far point)**的位置,並判斷該眼為正視、近視或遠視。

答案解析

答案:B(角膜頂點後方 61.7 cm)

題目參數

  • 眼球屈光力(refractive power):P=+62.00 DP = +62.00 \text{ D}
  • 眼軸長(axial length):L=21 mm=0.021 mL = 21 \text{ mm} = 0.021 \text{ m}
  • 眼球平均折射率:ne=1.336n_e = 1.336

Step 1:計算眼睛的後焦距(second focal length, ff'

在簡化眼模型中,後焦距(從主平面到視網膜的距離): f=neP=1.33662.000.02155 m=21.55 mmf' = \frac{n_e}{P} = \frac{1.336}{62.00} \approx 0.02155 \text{ m} = 21.55 \text{ mm}

Step 2:判斷對焦位置 vs 眼軸

  • 後焦點位置(ff')= 21.55 mm
  • 眼軸長(視網膜位置)= 21.00 mm

f>Lf' > L(21.55 mm > 21.00 mm)→ 焦點落在視網膜後方 → 此眼為遠視眼(hyperopia)

Step 3:計算等效球鏡屈光度(refractive error)

視網膜處的實際聚焦能力: Pretina=neL=1.3360.02163.619 DP_{retina} = \frac{n_e}{L} = \frac{1.336}{0.021} \approx 63.619 \text{ D}

眼睛實際屈光力為 62.00 D,而視網膜聚焦需要 63.619 D,故屈光不足(遠視): ΔP=PretinaPeye=63.61962.00=+1.619 D\Delta P = P_{retina} - P_{eye} = 63.619 - 62.00 = +1.619 \text{ D}

此眼為約 +1.619 D 的遠視(需要外界正度數才能對焦遠方)。

Step 4:計算遠點位置

遠視眼的遠點(far point)位於眼後(虛遠點,即焦點需在眼後才能成像於視網膜)。

遠點距離(以角膜頂點為基準): dFP=1ΔP=11.6190.6177 m61.77 cmd_{FP} = \frac{1}{\Delta P} = \frac{1}{1.619} \approx 0.6177 \text{ m} \approx 61.77 \text{ cm}

因為是遠視,遠點為虛遠點,位於角膜頂點後方約 61.7 cm

驗算:選項B「角膜頂點後方 61.7 cm」與計算結果完全符合。

選項分析

(A) 角膜頂點後方 50 cm — 錯誤。對應遠視屈光度約 +2.00 D,不符合計算。

(B) 角膜頂點後方 61.7 cm — ✅ 正確答案。對應約 +1.619 D 遠視的虛遠點位置。

(C) 角膜頂點後方 82.5 cm — 錯誤。對應屈光度約 +1.21 D,不符合計算。

(D) 角膜頂點前方無限遠處 — 錯誤。無限遠的遠點代表正視眼(emmetropia),但本眼焦距 > 眼軸,為遠視眼,遠點為虛遠點(眼後)。

核心知識點

  1. 簡化眼後焦距f=ne/Pf' = n_e / P;正視眼的 f=Lf' = L(後焦點恰好落在視網膜)

  2. 遠視 vs 近視判斷

    • f>Lf' > L(焦距 > 眼軸)→ 遠視,遠點在眼後(虛遠點)
    • f<Lf' < L(焦距 < 眼軸)→ 近視,遠點在眼前(實遠點)
  3. 遠視眼的遠點距離計算dFP=1ΔP=1(ne/L)Pd_{FP} = \frac{1}{\Delta P} = \frac{1}{(n_e/L) - P}

  4. 近視眼的遠點在眼前(實點),距離 = 1/ΔP1 / |\Delta P|(近視度數換算)

  5. 眼軸 21 mm + P = 62 D:比正視眼標準(約 60 D、22-24 mm)眼軸短,但屈光力稍強,仍為遠視(因眼軸縮短效果大於屈光力增加)

參考資料

  1. The Far Point and Refractive Error - Basic Optics Chapter 5 (AAO)
  2. Far point - Wikipedia
  3. Vergence Formula - Docteur Damien Gatinel