106年:視覺光學(1)

當使用屈光力為 P的正透鏡,在距離 25 cm的地方觀察物體時,請問其角放大率 (angular magnification ),下列何者正確?

AP/2倍
BP/3倍
CP/4倍
DP/5倍

詳細解析

本題觀念:

放大鏡(simple magnifier)的角放大率(angular magnification)公式

此題考核使用正透鏡作為放大鏡時,其角放大率的計算。角放大率的定義是:使用放大鏡後視角(θ_image)與裸眼在近點距離所見視角(θ_object)之比值。

選項分析

設定條件:

  • 使用屈光力 PP 的正透鏡(凸透鏡)
  • 觀察距離:近點(near point)= 25 cm(標準近點距離)

角放大率公式推導:

放大鏡在**眼睛放鬆(看遠)**狀態下,物體置於前焦點(focal point),虛像在無窮遠,此時角放大率為:

M=DfM = \frac{D}{f}

其中 DD = 近點距離 = 25 cm,ff = 焦距(cm)。

因為 P=100f(cm)P = \frac{100}{f(\text{cm})},即 f=100Pf = \frac{100}{P} cm,代入:

M=25100P=25P100=P4M = \frac{25}{\frac{100}{P}} = \frac{25P}{100} = \frac{P}{4}

(A) P/2P/2 倍 — 錯誤。此為近點距離 50 cm 時的公式。

(B) P/3P/3 倍 — 錯誤。此為近點距離 33 cm 的近似值,非標準值。

(C) P/4P/4 倍 — 正確。近點 25 cm

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