第二次專門職業及視覺光學106 年第 26 題單選題
有關於艾里盤(Airy disc)的敘述何者正確?
A光源的光波長越短,艾里盤的影像越大
B瞳孔越小,艾里盤的影像越大正確答案
C眼睛的焦距越小,艾里盤的影像越大
D艾里盤中間為暗區
B正確答案
艾里盤(Airy disc)大小與光波長、焦距成正比,與瞳孔大小成反比。瞳孔越小,繞射現象越明顯,艾里盤影像越大。
為什麼答案是 B
瞳孔直徑(d)在公式的分母,與艾里盤大小成反比。當瞳孔越小時,光的繞射(Diffraction)效應越強,導致艾里盤的影像變大。
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完整詳解
Pro · 無限重點 艾里盤(Airy disc)大小與光波長、焦距成正比,與瞳孔大小成反比。瞳孔越小,繞射現象越明顯,艾里盤影像越大。
牢記艾里盤半徑公式:r = 1.22(λf/d)。瞳孔直徑(d)在分母,因此瞳孔越小,艾里盤越大,秒選 B。
逐選項分析
A✕
根據公式,光波長(λ)在分子,與艾里盤大小成正比。因此光波長越短,艾里盤的影像應該越小。
B✓ 正確
瞳孔直徑(d)在公式的分母,與艾里盤大小成反比。當瞳孔越小時,光的繞射(Diffraction)效應越強,導致艾里盤的影像變大。
C✕
眼睛的焦距(f)在公式的分子,與艾里盤大小成正比。因此焦距越小,艾里盤的影像應該越小。
D✕ 陷阱
艾里盤是光通過圓孔繞射形成的圖樣,其中心光強度最高,為一個明亮的「亮區」(中央極大值),周圍才是明暗相間的同心圓環。
艾里盤大小影響因素 (r = 1.22λf/d)
| 影響變數 | 代號 | 與艾里盤大小關係 | 物理意義 |
|---|
| 光波長 | λ (分子) | 正比 | 波長越長,繞射現象越明顯,光斑越大 |
| 瞳孔大小 | d (分母) | 反比 | 孔徑越小,光波受邊緣干擾比例越高,繞射越強 |
| 眼睛焦距 | f (分子) | 正比 | 投影距離越遠,擴散出去的影像半徑越大 |
考生常憑藉「針孔成像」的直覺,誤以為瞳孔越小,光點就越小、影像越清晰。但在物理光學中,當孔徑小到一定程度時,光的「繞射」會成為主導,反而讓光點(艾里盤)擴散變大。