106年:視覺光學(3)

假設人眼的水晶體非常薄及其折射率為 1.400,而水晶體前的房水液及水晶體後的玻璃體折射率均為1.336。如果眼球內水晶體的屈光度為 +20.00 D ,則空氣中水晶體的屈光度約為多少?

A+3.2 D
B+12.5 D
C+32 D
D+125 D

詳細解析

本題觀念:

薄鏡片在不同折射率介質中的屈光度換算。同一片薄鏡片(thin lens)在空氣中與在眼球內水介質中,因周圍介質折射率不同,其屈光度(dioptric power)也不同。使用修正版 Lensmaker's equation 換算。

選項分析

已知條件:

  • 水晶體折射率 nL=1.400n_L = 1.400
  • 眼球內介質(房水/玻璃體)折射率 nm=1.336n_m = 1.336
  • 眼球內水晶體屈光度 Pin=+20.00 DP_{in} = +20.00 \text{ D}
  • 求空氣中(nair=1.000n_{air} = 1.000)的水晶體屈光度 PairP_{air}

原理:

薄鏡片的屈光度與周圍介質折射率的關係。薄鏡片的屈光度正比於 (nLnm)(n_L - n_m)(折射率差),因此:

PairPin=nLnairnLnm\frac{P_{air}}{P_{in}} = \frac{n_L - n_{air}}{n_L - n_m}

代入數值:

Pair+20.00=1.4001.0001.4001.336=0.4000.064=6.25\frac{P_{air}}{+20.00} = \frac{1.400 - 1.000}{1.400 - 1.336} = \frac{0.400}{0.064} = 6.25

Pair=+20.00×6.25=+125 DP_{air} = +20.00 \times 6.25 = +125 \text{ D}

驗證各選項:

  • (A) +3.2 D:數值過低,不符。

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