114年:視覺光學

一實物與凹面鏡在空氣中(n=1)中,實物在凹面鏡(曲率半徑1公尺)左側25公分,則最後成像大小、性質為何?

A2倍大、虛像
B0.5倍大、虛像
C2倍大、實像
D0.5倍大、實像

詳細解析

本題觀念:

本題考查凹面鏡(concave mirror)的成像公式及影像性質判斷。須正確使用鏡面公式 1v+1u=2R\frac{1}{v} + \frac{1}{u} = \frac{2}{R}(或 1f\frac{1}{f})計算像距,並依正負號判斷實像/虛像及放大倍率。

選項分析

本題為計算題,以下呈現完整演算過程後對應各選項。

已知條件:

  • 凹面鏡,曲率半徑 R=1 m=100 cmR = 1\text{ m} = 100\text{ cm}
  • 焦距 f=R2=1002=50 cmf = \dfrac{R}{2} = \dfrac{100}{2} = 50\text{ cm}
  • 實物在凹面鏡左側 25 cm(物在焦點內,u=25 cm<f=50 cmu = 25\text{ cm} < f = 50\text{ cm}

採用符號規則(實物為正,實像為正):

1v=1f1u=150125=150250=150\frac{1}{v} = \frac{1}{f} - \frac{1}{u} = \frac{1}{50} - \frac{1}{25} = \frac{1}{50} - \frac{2}{50} = -\frac{1}{50}

v=50 cmv = -50\text{ cm}

vv 為負值,代表成像在鏡後(虛像)。

放大倍率(magnification):

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