110年:眼光概要

有一薄透鏡折射率為1.50,在空氣中的屈光力為+5.00 D,若將它浸入某種液體中,屈光力改變為-1.00 D,則此液體的折射率為何?

A1.48
B1.52
C1.56
D1.60

詳細解析

本題觀念:

薄透鏡浸入不同折射率液體後的屈光力變化,應用修正版薄透鏡製造者方程式(Lensmaker's equation)。當透鏡從空氣移至折射率更高的液體中,相對折射率差縮小,屈光力下降,甚至可由正(會聚)轉為負(發散)。

選項分析

本題為計算題,逐步推導如下:

在空氣中的薄透鏡製造者方程式:

Pair=(nL1)(1R11R2)=+5.00DP_{air} = (n_L - 1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right) = +5.00\,D

其中 nL=1.50n_L = 1.50(透鏡折射率),代入:

(1R11R2)=5.001.501=5.000.50=10m1\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right) = \frac{5.00}{1.50 - 1} = \frac{5.00}{0.50} = 10\,\text{m}^{-1}

浸入折射率為 nmn_m 的液體後:

Pliq=nLnmnm(1R11R2)=1.00DP_{liq} = \frac{n_L - n_m}{n_m}\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right) = -1.00\,D

代入已知值:

1.50nmnm×10=1.00\frac{1.50 - n_m}{n_m} \times 10 = -1.00

1.50nmnm=0.10\frac{1.50 - n_m}{n_m} = -0.10

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