普考-驗光生眼鏡光學概要107 年第 8 題單選題
一個+2.00 D的薄透鏡和一個+6.00 D的兩同軸薄透鏡若緊密相貼在一起,一個物體放在這個系統前50 cm的位置,求成像的位置與性質?
A在第二透鏡後側+16.7 cm實像正確答案
B在第二透鏡後側+16.7 cm虛像
C在第二透鏡後側+13.3 cm實像
D在第二透鏡後側+13.3 cm虛像
A正確答案
緊密相貼薄透鏡總屈光度為兩者相加,利用聚散度公式 L' = L + F 即可求出像距與成像性質(正值為實像)。
為什麼答案是 A
總屈光度為 +8.00D。物距為透鏡前 50cm (-0.5m),物聚散度為 -2.00D。像聚散度 = -2.00D + 8.00D = +6.00D。像距 = 1 / 6.00D ≈ +0.1667m = +16.7cm。像距為正值,代表光線實際匯聚於透鏡後方,為實像。
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完整詳解
Pro · 無限重點 緊密相貼薄透鏡總屈光度為兩者相加,利用聚散度公式 L' = L + F 即可求出像距與成像性質(正值為實像)。
總屈光度=+8.00D。物距50cm=-0.5m,物聚散度=-2.00D。像聚散度 = -2 + 8 = +6.00D。像距 = 1/6 m ≈ +16.7cm,正值代表實像。
逐選項分析
A✓ 正確
總屈光度為 +8.00D。物距為透鏡前 50cm (-0.5m),物聚散度為 -2.00D。像聚散度 = -2.00D + 8.00D = +6.00D。像距 = 1 / 6.00D ≈ +0.1667m = +16.7cm。像距為正值,代表光線實際匯聚於透鏡後方,為實像。
B✕ 陷阱
計算出的像距為正值 (+16.7cm),在光學符號法則中,透鏡後方的成像為光線實際匯聚而成,因此是「實像」而非「虛像」。
C✕
計算出的像距為 1/6 公尺,約等於 16.7cm,而非 13.3cm。13.3cm 可能是計算錯誤(例如誤將總屈光度算錯)所致。
D✕
不僅數值計算錯誤(應為 16.7cm),且像距為正值應為實像,此選項數值與性質皆錯。
薄透鏡成像符號法則與聚散度
| 物理量 | 符號 | 意義 | 單位 |
|---|
| 物距 (u) | 負 (-) | 物體在透鏡前方 (光線出發點) | 公尺 (m) |
| 像距 (v) | 正 (+) | 像在透鏡後方,為實像 | 公尺 (m) |
| 像距 (v) | 負 (-) | 像在透鏡前方,為虛像 | 公尺 (m) |
| 屈光度 (D) | 正/負 | 凸透鏡為正(+),凹透鏡為負(-) | 屈光度 (D) |
考生最常犯兩個錯:一是忘記將物距 50cm 轉換為標準單位 0.5m 來計算聚散度;二是搞錯實像與虛像的定義,像距算出來是正值 (+) 代表光線穿透透鏡後實際匯聚,必定是實像。