109年:眼光概要(2)

下列敘述何者正確?

A一實物體放在凸透鏡前焦點外,其成像為位在透鏡後方的正立實像
B一實物體放在凸透鏡前焦點外,其成像為位在透鏡後方的倒立實像
C一實物體放在凸透鏡前焦點外,其成像為位在透鏡後方的正立虛像
D一實物體放在凸透鏡前焦點外,其成像為位在透鏡後方的倒立虛像

詳細解析

本題觀念:

凸透鏡(converging lens)對焦點外實物體的成像規律。當實物體位於凸透鏡前焦點之外(即物距 > 焦距),依透鏡成像原理,所成的像為倒立實像,位於透鏡另一側(後方)。

選項分析

(A) 一實物體放在凸透鏡前焦點外,其成像為位在透鏡後方的正立實像 錯誤。凸透鏡對焦點外的實物成像為倒立實像,非正立。正立虛像只在物體位於焦點內時才出現。

(B) 一實物體放在凸透鏡前焦點外,其成像為位在透鏡後方的倒立實像 ✅ 正確。當物距 u>fu > f(物體在前焦點之外),凸透鏡利用折射使光線匯聚,在透鏡後方形成倒立的實像。此原理應用於相機鏡頭、幻燈機(projector)和人眼晶狀體成像。

(C) 一實物體放在凸透鏡前焦點外,其成像為位在透鏡後方的正立虛像 錯誤。凸透鏡在焦點外成像為實像,非虛像;且為倒立,非正立。正立虛像是凸透鏡放大鏡作用,需物體在焦距內。

(D) 一實物體放在凸透鏡前焦點外,其成像為位在透鏡後方的倒立虛像 錯誤。凸透鏡對焦點外的實物成實像(非虛像),虛像應位於透鏡同側(前方),而非後方。

答案解析

正確答案為 (B)。依薄透鏡公式 1f=1do+1di\frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i},當 do>fd_o > f(物在焦點外),解出 $d_i >

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