107年:眼光概要(1)

一15 mm高的物體位在 +25.00 D 鏡片前 30 cm,它的影像大小為多少?

A+4.61 mm
B-2.31 mm
C-9.76 mm
D-13.00 mm

詳細解析

本題觀念:

本題考查薄透鏡成像的橫向放大率(lateral magnification)與影像大小的計算。核心概念是利用折射力(vergence)方法:以入射光的會聚度 U 和離開鏡片後的會聚度 V,計算橫向放大率,進而求出影像高度。

選項分析

本題逐步計算過程如下:

已知條件:

  • 物體高度:ho=+15 mmh_o = +15 \text{ mm}
  • 鏡片屈光度:P=+25.00 DP = +25.00 \text{ D}
  • 物距:物體位於鏡片前 30 cm,依照符號規則(光線向右為正),物距 u=0.30 mu = -0.30 \text{ m}

Step 1:計算入射光的折射率(vergence) U=1u=10.30=3.33 DU = \frac{1}{u} = \frac{1}{-0.30} = -3.33 \text{ D}

Step 2:計算離開鏡片後的折射率 V=U+P=3.33+25.00=+21.67 DV = U + P = -3.33 + 25.00 = +21.67 \text{ D}

Step 3:計算橫向放大率(lateral magnification) m=UV=3.33+21.670.1538m = \frac{U}{V} = \frac{-3.33}{+21.67} \approx -0.1538

Step 4:計算影像大小

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