106年:視覺光學(2)

一光學系統在空氣中含兩薄鏡片,第一個鏡片 +6.00 D,第二個鏡片 +15.00 D,兩鏡片間隔距離為 35公分,一物體在距離第一個鏡片左側 50公分處,下列敘述何者錯誤?

A最後成像在第二個鏡片右側 20公分處
B中間成像在第二個鏡片左側 10公分處
C最後成像為原物體 1/2大小
D最後成像為正立實像

詳細解析

本題觀念:

本題為兩薄透鏡分離系統(two separated thin lens system)的成像計算,考驗「逐步遞推法(step-along vergence method)」。需依序計算第一片鏡片的成像,再以該中間像(或其虛物)作為第二片鏡片的物,最後求出最終像的位置、大小與性質。本題為反向題(問何者錯誤)。

選項分析

系統設置:

  • L1=+6.00L_1 = +6.00 D,L2=+15.00L_2 = +15.00 D,間距 d=35d = 35 cm = 0.35 m
  • 物體在 L1L_1 左側 50 cm → 入射 L1L_1 的散聚度(vergence)Vin,1=10.50=2V_{in,1} = -\frac{1}{0.50} = -2 D

第一片鏡片計算: Vout,1=Vin,1+L1=2+6=+4 DV_{out,1} = V_{in,1} + L_1 = -2 + 6 = +4 \text{ D} 中間像在 L1L_1 右側 14=0.25\frac{1}{4} = 0.25 m = 25 cm 處(實像)

中間像相對 L2L_2 的位置: L2L_2L1L_1 右側 35 cm,中間像在 L1L_1 右側 25 cm → 中間像在 L2L_2 左側 10 cm

然而,光線在到達中間像之前就先遇到 L2L_2L2L_2 在成像點之前),因此 L2L_2 「截

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