幾何光學-薄透鏡成像

  • 2021.11.04
  • 作者:授課橘物理小編
  • 物理
授課橘物理小編
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學習領域/科目別 物理
情境範疇 波動、光及聲音(Ka)
題幹

2014年羅徹斯特大學設計出一套「隱形透鏡」實驗裝置,將手放置在透鏡與方格紙間,透過光的折射,可看到手後方的方格紙,手彷彿被「隱形」了,如圖(一)所示。如何達成隱形的效果呢?其裝置及原理如下:準備4個凸透鏡,兩個焦距為f1,兩個焦距為f2,蠟燭放在最右端,觀察者在最左端,手掌放在L1與L2透鏡間特定位置,則觀察者可以看到完整蠟燭。光的路徑如圖(二)所示,蠟燭上、下方的光線,經過透鏡折射後,抵達最左邊的觀察者處,手掌雖然在L1與L2兩透鏡間,但沒有遮蔽到蠟燭光線的傳播,因此觀察者可以看到手掌後方的蠟燭,手掌彷彿被隱形了!試回答下列問題:



問題一

1. 本裝置主要應用哪些原理或性質?
(A) 光的直進 (B) 光的折射 (C) 光的反射 (D) 光的干涉 (E) 光的繞射

2. 如下圖所示,有三個區域,分別為區域甲、區域乙與區域丙,請問手掌放在哪個區域,手掌可以隱形?
(A) 區域甲 (B) 區域乙 (C) 區域丙
(D) 三個區域皆可以 (E) 三個區域皆不可以

 



參考答案 :
1. (A)(B) 2. (A)
搭配學習內容/學習表現 :
波動、光及聲音(Ka)

PKa-Va-12 光經透鏡成像可用透鏡公式分析,透鏡有很多用途。
試題概念與分析 :
1. 隱形透鏡利用光的直線前進及透鏡折射達成物體隱形的目的。

2. 手掌放在區域乙及區域丙時,會遮蔽到蠟燭光線的傳播,觀察者會看到手掌。手掌放置在區域甲時,沒有阻礙到蠟燭光線,故手掌可以隱形。

延伸閱讀材料
文章 物理素養試題超展開VOL.07
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