109年:眼光概要(3)

一虛像(virtual image )位在-4.00 D鏡片的8.00公分處,其物體位置在何處?

A鏡前6.06公分
B鏡後6.06公分
C鏡前11.76公分
D鏡後11.76公分

詳細解析

本題觀念:

本題考查薄透鏡成像公式(thin lens equation)的應用。已知鏡片度數(power)及虛像(virtual image)位置,反求物體位置。驗光常用「vergence」(聚散度)形式的公式:

U+F=VU + F = V

其中 UU(物方聚散度)=nu= \frac{n}{u}FF(鏡片度數),VV(像方聚散度)=nv= \frac{n}{v},空氣中 n=1n = 1,單位均為屈光度(D),距離以公尺計算。

選項分析

本題需先完成計算再判斷選項。

已知條件:

  • 鏡片度數:F=4.00DF = -4.00\,\text{D}(雙凹/凹透鏡,負度數)
  • 虛像位置:鏡片 8.00 cm 處

虛像符號判斷: 凹透鏡(負透鏡)所成的虛像,位於物體同側(鏡前),依笛卡兒符號規則(光線自左向右),鏡前為負,故虛像距離:

v=8.00cm=0.08mv = -8.00\,\text{cm} = -0.08\,\text{m}

計算過程:

V=1v=10.08=12.50DV = \frac{1}{v} = \frac{1}{-0.08} = -12.50\,\text{D}

U=VF=12.50(4.00)=8.50DU = V - F = -12.50 - (-4.00) = -8.50\,\text{D}

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