107年:視覺光學(1)

在空氣介質中,軸上的物體置於 +6.00 D 薄透鏡的左邊 20 cm處,則成像位置在何處?

A在透鏡右方 40 cm
B在透鏡右方 100 cm
C在透鏡左方 40 cm
D在透鏡左方 100 cm

詳細解析

本題觀念:

使用薄透鏡 vergence 公式L=L+FL' = L + F)計算成像位置。物體位於正透鏡前,需計算出射 vergence 後求像距,並判斷像的位置(透鏡前或後)。

選項分析

已知條件:

  • 透鏡屈光力:F=+6.00F = +6.00 D
  • 物體位置:透鏡左側 20 cm(物在空氣中)

計算步驟:

Step 1:計算入射 vergence(L) 物在透鏡左側 20 cm = 0.20 m,光線由物向透鏡發散(diverge),為負 vergence:

L=10.20=5.00 DL = -\frac{1}{0.20} = -5.00 \text{ D}

Step 2:應用 vergence 公式

L=L+F=5.00+6.00=+1.00 DL' = L + F = -5.00 + 6.00 = +1.00 \text{ D}

L>0L' > 0,表示出射光線為收斂光,成實像於透鏡右方

Step 3:計算像距

d=1L=1+1.00=1.00 m=100 cmd' = \frac{1}{L'} = \frac{1}{+1.00} = 1.00 \text{ m} = 100 \text{ cm}

成像於透鏡右方 100 cm

(A) 在透鏡右方 40 cm → 對應 L=+2.50L' = +2.50 D,計算有誤;錯誤

(B) 在透鏡右方 10

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