107年:視覺光學(1)

有一點狀物體在薄圓柱透鏡( cylindrical lens )前 50 cm,薄圓柱透鏡是 +6.00 DC ×180,下列何者正確?

A距離透鏡 25 cm處有水平線成像
B距離透鏡 12.5 cm處有水平線成像
C距離透鏡 25 cm處有垂直線成像
D距離透鏡 12.5 cm處有垂直線成像

詳細解析

本題觀念:

圓柱透鏡(cylindrical lens)只在垂直於軸度的方向具有屈光力,在軸度方向沒有屈光力。因此點狀物體通過圓柱透鏡後,會形成一條焦線(focal line),焦線方向平行於柱鏡軸度

選項分析

透鏡:+6.00 DC × 180

  • 軸度 180°(水平方向):無屈光力
  • 垂直於軸度的方向(90°,垂直方向):屈光力 = +6.00 D

因此,此透鏡只在垂直方向聚焦,在水平方向不聚焦。

焦線方向:平行於軸度(180°),即水平線

像距計算(垂直方向,+6.00 D): 物在透鏡前 50 cm,L=1/0.50=2.00L = -1/0.50 = -2.00 D

L=L+F=2.00+6.00=+4.00 DL' = L + F = -2.00 + 6.00 = +4.00 \text{ D}

d=14.00=0.25 m=25 cmd' = \frac{1}{4.00} = 0.25 \text{ m} = 25 \text{ cm}

結論:距離透鏡 25 cm 處,成一條水平線焦線。

(A) 距離透鏡 25 cm 處有水平線成像 → 正確

(B) 距離透鏡 12.5 cm 處有水平線成像 → 距離計算有誤(12.5 cm 對應 +8.00D,不符合);錯誤

(C) 距離透鏡 25 cm

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