106年:視覺光學(1)

有一新月型的薄透鏡,前表面屈率半徑為 5 cm,後表面屈率半徑為 12.5 cm,折射率為 1.5,求此透鏡的屈光度?

A6 D
B3 D
C10 D
D20 D

詳細解析

本題觀念:

本題考查薄透鏡製造者方程式(Lensmaker's equation)的實際計算,題目為新月型(meniscus)薄透鏡。新月型透鏡一面凸、一面凹,依兩面曲率半徑的相對大小決定整體為正(凸)或負(凹)透鏡。

選項分析

(A) 6 D ✓ — 代入公式計算後得 6 D,為正確答案。

(B) 3 D — 若誤用半徑直接相減而未正確套公式(如 (0.5)×(1/0.05 − 1/0.25) = 0.5×(20−4) = 8 D),或計算符號錯誤,可能得到此值。

(C) 10 D — 可能因符號混淆(將 R₂ 取負值)計算得到較大數值。

(D) 20 D — 若忽略後表面(只算前表面):(n−1)/R₁ = 0.5/0.05 = 10 D,或計算中未扣除後表面,可能得到此偏差值。

答案解析

薄透鏡公式(Lensmaker's equation,在空氣中):

P=(n1)(1R11R2)P = (n-1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)

其中:

  • n=1.5n = 1.5(折射率)
  • R1R_1:前表面曲率半徑(新月型前表面為凸面,曲率中心在透鏡右側,取正值)= +5 cm = +0.05 m
  • R2R_2:後表面曲率半徑(新月型後表面也向同方向彎曲,曲率中心在右

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