107年:眼光概要(2)

一個 +2.00 D的薄透鏡和一個 +6.00 D的兩同軸薄透鏡若緊密相貼在一起 ,一個物體放在這個系統前 50 cm的位置,求成像的位置與性質?

A在第二透鏡後側 +16.7 cm 實像
B在第二透鏡後側 +16.7 cm 虛像
C在第二透鏡後側 +13.3 cm 實像
D在第二透鏡後側 +13.3 cm 虛像

詳細解析

本題觀念:

兩薄透鏡緊密相貼(in contact)時,總屈光力等於兩透鏡度數的代數和。接著用頂焦度(vergence)公式求像的位置與性質(實像或虛像)。

選項分析

Step 1:求兩透鏡合成的等效屈光力

兩薄透鏡緊密相貼,間距 d=0d = 0Ftotal=F1+F2=+2.00+6.00=+8.00 DF_{total} = F_1 + F_2 = +2.00 + 6.00 = +8.00\ \text{D}

Step 2:計算物體的入射頂焦度(object vergence)

物體在透鏡前(系統前方)50 cm = 0.50 m,物距為負(實物): L=1u=10.50=2.00 DL = \frac{1}{u} = \frac{1}{-0.50} = -2.00\ \text{D}

Step 3:用頂焦度公式求像的出射頂焦度

L=L+Ftotal=2.00+8.00=+6.00 DL' = L + F_{total} = -2.00 + 8.00 = +6.00\ \text{D}

Step 4:求像距

v=1L=1+6.00=+0.167 m=+16.7 cmv = \frac{1}{L'} = \frac{1}{+6.00} = +0.167\ \text{m} = +16.7\ \text{cm}

正值代表像在透鏡後方(與入射光同側),為實像(real image)

結論: 成像在第二透鏡後側 +16.7 cm,為實像。

各選項驗算:

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