107年:眼光概要(1)

有關光線行進在不同介質中的聚散度,下列敘述何者正確?

A聚散度會因為介質折射係數增加而其絕對值增加
B聚散度會因為介質折射係數增加而其絕對值減少
C聚散度不會因為介質折射係數增減而變化
D聚散度會因為介質折射係數增加而其值增加

詳細解析

本題觀念:

**聚散度(vergence)**在幾何光學中定義為:

V=nlV = \frac{n}{l}

其中 nn 為介質折射係數(refractive index),ll 為光線的會聚/發散距離(單位:公尺)。聚散度的單位為屈光度(dioptre, D)。本題考查折射係數改變時,聚散度絕對值的變化。

選項分析

以具體數值說明:假設光線在距離焦點 l=0.5 ml = 0.5\ \text{m} 處傳播。

  • 在空氣中(n=1.0n = 1.0):V=1.0/0.5=2.0 DV = 1.0 / 0.5 = 2.0\ \text{D}
  • 在玻璃中(n=1.5n = 1.5):V=1.5/0.5=3.0 DV = 1.5 / 0.5 = 3.0\ \text{D}

折射係數增加時,同一光束在同一距離的聚散度絕對值增加

(A) 聚散度會因為介質折射係數增加而其絕對值增加: 依公式 V=n/lV = n/lnn 增大時 V|V| 增大。✅ 正確

(B) 聚散度會因為介質折射係數增加而其絕對值減少:與公式相反,❌

(C) 聚散度不會因為介質折射係數增減而變化:聚散度直接正比於折射係數,折射係數改變必然影響聚散度,❌

(D) 聚散度會因為介質折射係數增加而其值增加: 此選項的問題在於僅說「值增加」,未說「絕對值」。對於發散光(負聚散度),nn 增加時 $V = n/l

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