115年:眼光概要(2)
當會聚光進入光學系統後，以發散光離開，此光學系統的物體與影像之性質為何？
A實物、實像
B實物、虛像
C虛物、實像
D虛物、虛像
詳細解析
本題觀念
這題考的是幾何光學中「物」與「像」的實、虛判定，關鍵不在光學系統是凸透鏡、凹透鏡或反射鏡，而在光線通過系統前後的方向。判定實物或虛物，要看入射到目前這個光學系統的光線原本是從哪裡來；判定實像或虛像，則要看離開系統後的光線是否真的在空間中相交。
會聚光進入系統，表示入射光線本來就朝向系統後方某一點會聚。若沒有目前這個系統，光線會在後方相交；因此對目前的光學系統而言，這個會聚點相當於由後方送來的虛物。光線通過系統後改為發散，表示出射光線本身沒有在空間中真正交會，只能把出射光線向後延伸，得到它看似來自的點，所以影像是虛像。
選項分析
- A：❌ 實物、實像。實物通常使發散光進入光學系統；而實像必須由出射光線實際會聚形成。本題的入射光是會聚光、出射光是發散光，兩部分都不符合。
- B：❌ 實物、虛像。出射發散光確實支持虛像，但入射光已經是會聚狀態，代表光線不是由系統前方的實物發散而來，而是朝向系統後方的會聚點，因此物應判為虛物。
- C：❌ 虛物、實像。虛物的判定正確，因為入射光線正在會聚；但實像需要出射光線真正相交，題目反而說光線以發散光離開，故不可能是實像。
- D：✅ 虛物、虛像。會聚光入射表示虛物，發散光出射表示虛像，物與像兩者皆為虛，符合題目條件。
答案解析
可用兩個問題快速判斷。第一，入射光線若在進入系統前已經會聚，將入射光線的反向路徑延伸，可視為光線朝向系統後方的物點；這是光學系統的虛物。第二，出射光線若呈發散狀態，光線本身沒有在系統後方實際交會，只有反向延伸後才會看似從某一點發出；這是虛像。題目同時給出會聚入射與發散出射，所以物為虛物、像為虛像，答案是 D。
這個判定也可用會聚度的符號理解：入射會聚光具有正的入射會聚度，表示系統前方的光束不是由實物直接發散而來；出射發散光的像方會聚度為負，代表出射光線不會實際聚焦。實、虛的名稱是相對於目前所分析的光學系統與光線傳播方向而定，不能只憑「光線最後看起來從哪裡來」混淆物與像。
核心知識點
- 實物：發散光由物體實際發出，並以發散狀態朝光學系統前進。
- 虛物：入射光在到達系統前已經會聚；若延續原本路徑，會在系統後方相交。
- 實像：出射光線在空間中實際相交，可用屏幕接收到清楚影像。
- 虛像：出射光線呈發散，只有反向延伸後才會相交，不能直接投射到屏幕。
- 解題時先看入射光判定物，再看出射光判定像；本題的「會聚、發散」順序直接對應「虛物、虛像」。