107年:視覺光學(2)

根據 Gullstrand 的簡化眼模型,已知全眼的等效屈光力為 +60 D,平均折射率為 1.333,當軸性近視 -3.00 D時,其眼軸長應為何?

A21.16 mm
B22.22 mm
C23.39 mm
D23.89 mm

詳細解析

本題觀念:

本題考查 Gullstrand 簡化眼模型(simplified/reduced eye model)的基本光學計算:利用折射率(n)、等效屈光力(P)及近視度數,推算軸性近視眼的眼軸長(axial length, AL)。

選項分析

Gullstrand 簡化眼模型基本參數:

  • 等效屈光力 P = +60 D
  • 平均折射率 n = 1.333
  • 正視(emmetropia)眼軸長:AL=nP=1.33360=0.02222 m=22.22 mmAL = \frac{n}{P} = \frac{1.333}{60} = 0.02222\text{ m} = 22.22\text{ mm}

軸性近視(axial myopia)-3.00 D 的計算:

軸性近視表示眼球屈光力不變(仍為 +60 D),但眼軸過長,使得無窮遠物體的成像落在視網膜前方,眼睛的遠點(far point)落在眼前有限距離。

對 -3.00 D 近視眼而言,遠點在眼前 13\frac{1}{3} m(約 33.3 cm)。當眼睛聚焦於遠點(即物體在遠點時,像恰好落在視網膜上):

  • 入射於眼睛的光線散度(vergence):L=nair0.333 m=3.00 DL = -\frac{n_{air}}{0.333\text{ m}} = -3.00\text{ D}
  • 眼內聚焦後的出射聚散度:$L' = P + L = 60 + (-3) =

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