106年:視覺光學(3)

某光源位在角膜前表面 20 cm,假設角膜前表面的半徑為 7.80 mm ,其 Purkinje影像 I的位置為角膜後幾mm?

A+1.83
B+2.83
C+3.83
D+4.83

詳細解析

本題觀念:

Purkinje 影像 I(P-I)由角膜前表面反射形成,角膜前表面可視為一個凸面鏡(convex mirror)。根據球面鏡公式(mirror equation),可計算出像的位置。本題屬於光學計算題,考查對凸面鏡成像公式的實際應用。

選項分析

已知條件:

  • 光源(物體)位於角膜前表面前方 u=200u = 200 mm(= 20 cm)
  • 角膜前表面的曲率半徑 r=7.80r = 7.80 mm
  • 角膜前表面為凸面鏡(convex mirror),焦距 f=+r/2=+3.90f = +r/2 = +3.90 mm

使用卡氏符號規則(Cartesian sign convention)的球面鏡公式: 1v+1u=1f\frac{1}{v} + \frac{1}{u} = \frac{1}{f}

其中:

  • 物距 u=200u = -200 mm(物在鏡面前方,取負號)
  • 凸面鏡焦點在鏡面後方,f=+3.90f = +3.90 mm(取正號)

1v=1f1u=13.901200\frac{1}{v} = \frac{1}{f} - \frac{1}{u} = \frac{1}{3.90} - \frac{1}{-200} 1v=13.90+1200=0.2564+0.0050=0.2614\frac{1}{v} = \frac{1}{3.90} + \frac{1}{200} = 0.2564 + 0.0050 = 0.2614

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