107年:視覺光學(2)

一個 4 cm高的物體放置於 +8.00 D的透鏡前方 25 cm處,有關其成像的敘述,下列何者正確?

A與物體在鏡片同側
B影像相對於物體是倒立
C影像相對於物體大
D影像是虛像

詳細解析

本題觀念:

薄透鏡(thin lens)成像特性。一個 4 cm 高的物體置於 +8.00 D 凸透鏡(converging lens)前方 25 cm,利用薄透鏡公式(thin lens equation)計算成像位置、正倒、大小及虛實。

選項分析

基本數據:

  • 透鏡焦距:f=18.00=0.125f = \frac{1}{8.00} = 0.125 m = 12.5 cm
  • 物距:物在透鏡前方 25 cm,依符號慣例 u=25u = -25 cm
  • 物高:4 cm

代入薄透鏡公式: 1v1u=1f\dfrac{1}{v} - \dfrac{1}{u} = \dfrac{1}{f}

1v125=112.5\frac{1}{v} - \frac{1}{-25} = \frac{1}{12.5}

1v+125=112.5\frac{1}{v} + \frac{1}{25} = \frac{1}{12.5}

1v=112.5125=225125=125\frac{1}{v} = \frac{1}{12.5} - \frac{1}{25} = \frac{2}{25} - \frac{1}{25} = \frac{1}{25}

v=+25 cmv = +25 \text{ cm}

v>0v > 0,實像,位於透鏡對側(與物體不同側)。

放大率:

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