遠視矯正:會聚鏡片的作用

1·預測

遠視眼所用的會聚矯正透鏡(此處f = 33 cm)的作用,是讓近處物體看起來像是位於眼睛(外移的)近點處。當真實物體逐漸接近透鏡自身的焦距時,像距會發生什麼變化?

2·設定

  1. 開啟 hyperopia-corrected 預設並按下 Reset。矯正會聚透鏡的 f = 33 cm。
  2. 啟用矯正透鏡的像距讀數。
  3. 設定每次試驗的真(近)物距,並記錄校正鏡頭形成的虛像距離。

3·收集數據

真實物距d_o (cm)校正鏡頭像距d_i (cm)
10.00
15.00
20.00

針對三次試驗,繪製像距d_i(Y軸)相對物距d_o(x軸)的關係圖。當d_o接近33 cm時,|d_i|是否急遽增大?

4·分析

  1. 對於一次試驗,使用 f = 33 cm,根據 1/f = 1/d_o + 1/d_i 計算 d_i。與表比較。
  2. 請解釋為什麼當物距遠小於焦距時(如本實驗的三次試驗),透鏡會形成一個較遠的虛像——把原本太近的物體「移出」到遠視眼實際能夠聚焦的位置。

5·擴展

  1. 計算每次試驗的放大倍率 m = −d_i/d_o。解釋為什麼採用這種設定的老花眼鏡也會放大您正在閱讀的內容的外觀尺寸,這是將其虛擬影像移得更遠的副作用。
  2. 此鏡片的 f = 33 cm 大致匹配 100 cm 左右近點所需的矯正能力(對照遠視實驗公式進行檢查:P = 4 − 1 = 3 D,因此 f = 1/3 m ≈ 33 cm)。確認這些以兩種方式描述相同的鏡頭。

這個實驗背後的物理原理

老花眼鏡鏡片的工作原理

會聚矯正透鏡會把一個近處物體(位於眼睛模糊近點範圍內)成像為一個更遠處的虛像——位於眼睛實際近點處或更遠——從而讓遠視眼改為聚焦在那個像上。

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