107年:視覺光學(1)

一根蠟燭位於屈光力為 -4.00 D 的球面玻璃( n=1.5)左方 40 cm,試計算其成像的位置?

A玻璃折射面前方 23 cm
B玻璃折射面前方 15.4 cm
C玻璃折射面後方 23 cm
D玻璃折射面後方 15.4 cm

詳細解析

本題觀念:

本題考核單一折射面(single refracting surface)的成像計算,使用折散度(vergence)公式來求像的位置。當光線從空氣進入玻璃球面時,需考慮兩介質折射率及球面的屈光力。

選項分析

折散度公式(Vergence Formula): L=L+FL' = L + F

其中:

  • L=n1lL = \dfrac{n_1}{l}:物體折散度(object vergence)
  • L=n2lL' = \dfrac{n_2}{l'}:像的折散度(image vergence)
  • FF:折射面屈光力
  • n1=1.0n_1 = 1.0(空氣)、n2=1.5n_2 = 1.5(玻璃)
  • ll:物距(從折射面量起,向左為負)
  • ll':像距(從折射面量起,向右為正)

已知條件:

  • F=4.00F = -4.00 D(折射面屈光力)
  • 物體在折射面左方 40 cm → l=0.40l = -0.40 m

Step 1:計算物體折散度 L=n1l=1.00.40=2.50 DL = \frac{n_1}{l} = \frac{1.0}{-0.40} = -2.50 \text{ D}

Step 2:計算像的折散度 L=L+F=2.50+(4.00)=6.50 DL' = L + F = -2.50 + (-4.00) = -6.50 \text{ D}

Step 3:計算像距

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