106年:視覺光學(3)

+4.00 D的薄透鏡和一個 +6.00 D的兩同軸薄透鏡若緊密相貼在一起,一個物體放在這個系統前 40 cm的位置,則其成像的位置與性質,那一項為正確?公式: V1 = Ft+U1

A在第二透鏡後側 +13.3 cm 實像
B在第二透鏡後側 +13.3 cm 虛像
C在第二透鏡後側 +25 cm實像
D在第二透鏡後側 +25 cm虛像

詳細解析

本題觀念:

本題考查薄透鏡聯合系統的成像計算,使用屈光度(vergence)方法。兩片薄透鏡緊密相貼(in contact),等效總屈光力為兩鏡之和;再用入射聚散度公式 V1=Ft+U1V_1 = F_t + U_1(亦即 V=F+UV = F + U)求出像的位置。

選項分析

計算過程:

Step 1:求系統總屈光力 FtF_t

兩薄透鏡緊貼時,總屈光力為兩者之和: Ft=F1+F2=+4.00 D++6.00 D=+10.00 DF_t = F_1 + F_2 = +4.00\text{ D} + +6.00\text{ D} = +10.00\text{ D}

Step 2:求入射聚散度 U1U_1(object vergence)

物體在透鏡前 40 cm(0.40 m)處,光線從物體發散而來,為發散光,故入射聚散度為負值: U1=nu=10.40 m=2.50 DU_1 = \frac{n}{u} = \frac{1}{-0.40\text{ m}} = -2.50\text{ D}

Step 3:求出射聚散度 V1V_1(image vergence)

使用題目提供的公式 V1=Ft+U1V_1 = F_t + U_1V1=+10.00+(2.50)=+7.50 DV_1 = +10.00 + (-2.50) = +7.50\text{ D}

Step 4:求成像位置

出射聚散度為正值(V1=+7.50 DV_1 = +7.50\text{ D}),代表光線

...(解析預覽)...