107年:視覺光學(2)

兩片透鏡組成的透鏡組,其中一 -6.00 D的透鏡位於 +9.00 D的透鏡左方 10 cm 處,當物體位於透鏡左方25 cm處時,請問成像的位置為何?

A+9.00 D的透鏡右方 25 cm處
B+9.00 D的透鏡右方 11.1 cm處
C-6.00 D的透鏡右方 15 cm處
D-6.00 D的透鏡左方 10 cm處

詳細解析

本題觀念:

本題考查雙透鏡系統(two-lens system)的成像位置計算。方法為逐一應用 vergence(會聚度)公式,先求第一片透鏡的成像,再將其作為第二片透鏡的物體,求出最終成像位置。

選項分析

系統配置:

  • 透鏡 L₁:-6.00 D(發散),設為原點
  • 透鏡 L₂:+9.00 D(聚合),在 L₁ 右方 10 cm
  • 物體:在 L₁ 左方 25 cm

第一步:計算 L₁ 的成像

入射 vergence(物在 L₁ 左方 25 cm): U1=10.25 m=4.00 DU_1 = \frac{1}{-0.25\text{ m}} = -4.00\text{ D}

出射 vergence: V1=U1+P1=4.00+(6.00)=10.00 DV_1 = U_1 + P_1 = -4.00 + (-6.00) = -10.00\text{ D}

成像距離(相對於 L₁): d1=110.00=0.10 m=10 cmd_1 = \frac{1}{-10.00} = -0.10\text{ m} = -10\text{ cm}

負號代表成像在 L₁ 左方 10 cm(虛像)。


第二步:以 L₁ 的像作為 L₂ 的物

L₁ 的虛像位於 L₁ 左方 10 cm,而 L₂ 在 L₁ 右方 10 cm,故虛像距 L₂ 為:

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