108年:眼光概要(1)

承上題【如圖示 n及n'為折射係數,該球面之曲率(radius )為 6.70 mm。則該球面之屈光力為多少? 】,其第二焦點(secondary focal point )之位置為何處?

A左側 29.69 cm
B左側 2.44 cm
C右側 2.36 cm
D右側 24.46 cm

詳細解析

本題觀念:

單球面折射(refraction at a single spherical surface)的第二焦點(secondary focal point)位置計算。本題為「承上題」系列題,上題已知該球面的折射係數 n 及 n'(來自圖示),並計算出該球面屈光力,本題在此基礎上進一步求第二焦點位置。

選項分析

單球面折射的基本公式(笛卡兒符號規則,光由左向右傳播):

P=nnrP = \frac{n' - n}{r}

第二焦點距離(secondary focal length)定義為平行光(來自無限遠物體)經球面折射後的匯聚點位置:

f2=nP=nrnnf'_2 = \frac{n'}{P} = \frac{n' \cdot r}{n' - n}

其中:

  • nn = 入射介質折射係數(object space)
  • nn' = 折射介質折射係數(image space)
  • rr = 球面曲率半徑(+表示球心在右側,−表示球心在左側)

由上題(前題)條件:r = 6.70 mm,n 及 n' 來自圖示。依據答案(A)推算,本系統的第二焦點位於球面左側 29.69 cm 處,表示為虛第二焦點,系統為發散性質(diverging surface)。

計算過程(依據題目圖示的 n、n' 值代入):

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