106年:視覺光學(2)

理論上,將 -8.0 D的鏡片,置於 -3.0 D的近視眼睛前多遠處,可將其完全矯正?

A10.5 cm
B15.5 cm
C20.5 cm
D25.5 cm

詳細解析

本題觀念:

本題考驗光學中的遠點(far point)與鏡片矯正距離計算。近視眼的遠點在眼前有限距離處;矯正鏡片必須將無限遠物體所形成的影像(即平行光)轉換為通過遠點的發散光。當鏡片不在角膜頂點而是放在距角膜一定距離的位置時,鏡片到遠點的距離決定所需的鏡片度數。透過薄透鏡公式(thin lens formula),可計算鏡片在幾何上需要放在多遠處,才能使 -8.0 D 鏡片恰好將平行光聚焦到 -3.0 D 近視眼的遠點。

選項分析

(A) 10.5 cm 代入計算(見答案解析)不符,鏡片距離不正確。

(B) 15.5 cm 代入計算不符,非正確距離。

(C) 20.5 cm ✓ 經計算,鏡片距角膜 20.5 cm 時,-8.0 D 鏡片形成的虛像恰好落在 -3.0 D 近視眼的遠點(角膜前 33.3 cm),實現完全矯正。

(D) 25.5 cm 代入計算不符,距離過遠,超過遠點位置。

答案解析

Step 1:求近視眼的遠點位置

近視度數 = -3.0 D,遠點在眼前: dfar point=13.00.333 m=33.3 cm(角膜前)d_{\text{far point}} = \frac{1}{3.0} \approx 0.333 \text{ m} = 33.3 \text{ cm(角膜前)}

Step 2:分析鏡片需產生的影像位置

設鏡

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