115年:眼光概要(2)

關於鏡片放大率(spectacle magnification),可以參考下列公式: 鏡片①的後鏡頂屈光度(the back vertex power)為+6.00 D、前表面屈光度(the power of the front surface)為+2.00 D、鏡片厚度為3.0 mm、頂點距離(vertex distance)為12 mm 鏡片②的後鏡頂屈光度(the back vertex power)為+6.00 D、前表面屈光度(the power of the front surface)為+15.00 D、鏡片厚度為3.0 mm、頂點距離(vertex distance)為12 mm 則下列敘述何者不適當? 圖片

A鏡片①的鏡片放大率比鏡片②的大
B鏡片①與鏡片②的屈光度因子(power factor)相同
C鏡片①與鏡片②的形狀因子(shape factor)不同
D頂點距離(vertex distance)愈大,屈光度因子(power factor)愈大

詳細解析

本題觀念

本題考查眼鏡片放大率(spectacle magnification)如何由屈光度因子與形狀因子共同決定。附圖的核心公式是 Mₛₚₑ𝚌ₜ=Mₚₒwₑᵣ×Mₛₕₐₚₑ;屈光度因子主要看頂點距離與後鏡頂屈光度,形狀因子則會受到前表面屈光度、中心厚度與折射率影響。兩片鏡片的後鏡頂屈光度、厚度與頂點距離相同,差別在前表面屈光度,因此要分別比較兩個因子,不能只看後鏡頂屈光度就判斷總放大率。

影像分析

附圖先以乘積形式表示鏡片放大率,接著把它展開為兩個括號相乘:第一項為 1/(1-dFᵥ),代表屈光度因子;第二項為 1/[1-(t/n)F₁],代表形狀因子。圖中的 d 是頂點距離、Fᵥ是後鏡頂屈光度、t 是鏡片厚度、n 是折射率、F₁是前表面屈光度。讀圖時可先找出兩片鏡片哪些變數相同,再找出會改變分母的變數;本題只有 F₁不同,所以差異會出現在第二項。

選項分析

A:鏡片①的鏡片放大率比鏡片②的大。 不適當。兩片的屈光度因子相同;在鏡片厚度與折射率相同時,鏡片②的前表面屈光度 +15.00 D 大於鏡片①的 +2.00 D,使形狀因子分母 1-(t/n)F₁更小,形狀因子更大。因此鏡片②的總放大率較大,①不會大於②。

B:鏡片①與鏡片②的屈光度因子相同。 適當。屈光度因子只使用 d 與 Fᵥ;兩片皆為 d=12 mm=0.012 m、Fᵥ=+6.00 D,所以共同屈光度因子為 1/(1-0.012×6)=1/0.928≈1.0776。

C:鏡片①與鏡片②的形狀因子不同。 適當。形狀因子含有前表面屈光度 F₁。兩片的 F₁分別為 +2.00 D 與 +15.00 D,即使厚度相同,只要折射率相同,代入公式後的分母便不同,形狀因子也不同。

D:頂點距離愈大,屈光度因子愈大。 適當。在本題正屈光度 Fᵥ=+6.00 D 的條件下,屈光度因子為 1/(1-dFᵥ)。當 d 增加時,分母會減小,因子便增大;但實務上必須留意分母仍為正且公式適用的範圍。

答案解析

附圖將總放大率拆成屈光度因子與形狀因子。由於兩片的 Fᵥ、d、t 相同,屈光度因子相同;前表面屈光度 F₁不同,故形狀因子不同。對正值 F₁而言,+15.00 D 會讓 1-(t/n)F₁小於 +2.00 D 所造成的分母,鏡片②的形狀因子與總放大率較大。因此「鏡片①的鏡片放大率比鏡片②的大」不適當,答案為 A

核心知識點

  1. 鏡片放大率 Mₛₚₑ𝚌ₜ=Mₚₒwₑᵣ×Mₛₕₐₚₑ。
  2. 屈光度因子 Mₚₒwₑᵣ=1/(1-dFᵥ),d 必須用公尺。
  3. 形狀因子 Mₛₕₐₚₑ=1/[1-(t/n)F₁],t 必須用公尺,並受折射率與前表面屈光度影響。
  4. 相同 Fᵥ與頂點距離會帶來相同屈光度因子;相同厚度不代表形狀因子相同,仍要比較 F₁與折射率。
  5. 對正 Fᵥ,在公式適用範圍內增加頂點距離會使屈光度因子增加;判斷總放大率時,必須同時檢查兩個因子。

參考資料

  1. Spectacle Magnification Calculator
  2. Optical Dispensing Specification
  3. Spectacle Magnification
  4. Introduction to Ophthalmic Optics
  5. 題目附圖:鏡片放大率公式