115年:視覺光學(2)

一病人於眼前12 mm 戴-4.00 D的矯正鏡片,求該透鏡的屈光力放大率(power magnification)約為多少?(瞳孔和角膜頂為3 mm)

A放大8.7%
B縮小2.5%
C放大12.5%
D縮小5.7%

詳細解析

本題觀念

屈光力放大率(power magnification)是眼鏡鏡片因屈光力與鏡片到眼睛入口瞳距離共同造成的影像大小改變。判斷方向時先看鏡片符號:負屈光力鏡片通常使影像縮小,正屈光力鏡片通常使影像放大;實際百分比則要把鏡片到入口瞳的距離換成公尺後代入公式。這題特別容易漏掉角膜頂到瞳孔的 3 mm,不能只把 12 mm 當作計算距離。

選項分析

  • A(錯誤):-4.00 D 是負屈光力,計算出的放大率會小於 1,代表縮小,不可能是放大 8.7%。這個選項先在影像大小方向上就與負鏡的基本特性相反。

  • B(錯誤):縮小方向雖然正確,但百分比不對。若只用部分距離或把公式中的距離換算錯誤,可能得到接近 2.5% 的數值;完整距離應包含鏡片到角膜頂的 12 mm,以及角膜頂到入口瞳的 3 mm。

  • C(錯誤):同樣把負鏡的縮小效果誤判為放大,而且 12.5% 也不是本題公式所得到的變化量。計算前要先確認屈光力的正負號,不能只用屈光力的絕對值。

  • D(正確):鏡片到入口瞳的距離為 12 mm + 3 mm = 15 mm = 0.015 m。代入屈光力放大率公式:M = 1 ÷ (1 − dF) = 1 ÷ [1 − (0.015)(−4.00)] = 1 ÷ 1.06 = 0.9434。相對於 1.000,變化為 0.9434 − 1 = −0.0566,也就是約縮小 5.7%。

答案解析

解這類題目可固定分成三步。第一步,確認距離的起點和終點:鏡片位於角膜頂前方 12 mm,入口瞳再位於角膜頂後方 3 mm,所以光學距離 d 是 15 mm。第二步,把 15 mm 換成 0.015 m,因為屈光力使用公尺的倒數單位。第三步保留屈光力的負號,代入 M = 1 ÷ (1 − dF)。

本題的 M = 0.9434,小於 1,表示透過鏡片看到的影像相對於裸眼參考影像縮小。縮小比例取 1 − 0.9434 = 0.0566,換成百分比約為 5.66%,四捨五入為 5.7%。因此錯在數值或方向的 A、B、C 都不符合完整計算,答案為 D。

要留意「放大率」不一定會大於 1;它是相對倍率的名稱,負鏡得到小於 1 的 power factor 仍然是正確的放大率結果。若距離增加,負屈光力造成的縮小會更明顯;若鏡片靠近入口瞳,倍率會更接近 1。這也說明驗配時頂點距離變化不只影響屈光矯正,也會影響影像大小與雙眼平衡。

核心知識點

  1. 屈光力放大率公式:M = 1 ÷ (1 − dF),d 用公尺,F 用屈光度。
  2. 入口瞳距離要從鏡片量到入口瞳;本題為 12 mm + 3 mm = 15 mm。
  3. 負屈光力使 M < 1,代表影像縮小;正屈光力通常使 M > 1,代表影像放大。
  4. 百分比變化可用(M − 1)× 100% 判斷正負;本題為約 −5.7%,所以應寫成縮小 5.7%。
  5. 計算題最常見錯誤是漏加入口瞳與角膜頂的距離、未把毫米換成公尺,或把負號改成絕對值。

參考資料

  1. Spectacle Magnification
  2. Eye Refraction
  3. Magnification Calculator
  4. Vertex distance