110 驗光人員高等考試 驗光師 視覺光學 考古題詳解
第 1 題2 分
假設眼球屈折力在 方向為 ,在 方向為 ,眼軸長度為 ,眼球內折射率為 ,請問此眼球為何種類型的散光?
核心觀念
本題考查眼球兩個主要子午線的屈折力,以及眼軸長度與眼球內折射率共同決定的眼球屈光狀態。眼軸長度與折射率可用來估算正視眼的屈折力;實際子午線屈折力高於正視眼屈折力表示近視,低於則表示遠視。
解題方法
以簡化眼模型計算正視眼屈折力:
其中眼軸長度 。
將各子午線屈折力與 比較:
- 子午線:,屬近視子午線。
第 2 題2 分
王女士的角膜前表面曲率半徑為 ,後表面曲率半徑為 ,角膜厚度為 ,房水折射率為 ,角膜折射率為 ,則角膜屈折力為何?
核心觀念
本題考角膜前、後表面的屈折力,以及角膜厚度造成的厚透鏡效應。單一球面界面的屈折力為
其中曲率半徑 以公尺表示;曲面中心在光線前進方向的右側時,半徑取正。角膜前表面屈折力為正,後表面屈折力為負。
角膜可視為厚透鏡,總屈折力為
其中 是角膜厚度, 是角膜折射率。
解題方法
光線由空氣進入角膜,再由角膜進入房水。題目未另給空氣折射率,採用 。
前表面半徑 :
後表面半徑 :
代入厚透鏡公式,角膜厚度 :
第 3 題2 分
一副透光率為 的黑色鏡片,其鏡片厚度為 ,在不考慮表面反射條件下,則鏡片的每 厚度透光率為何?
核心觀念
本題考查鏡片的透光率隨厚度增加而呈乘法衰減。題目已說不考慮表面反射,因此只考慮光在鏡片材料內傳播時的吸收。相同材料每增加固定厚度,透光率會再乘上相同的比例。
解題方法
設鏡片每 厚度的透光率為 。厚度為 時,光線連續通過兩段各 的材料,總透光率為:
已知 鏡片的透光率為 ,所以:
透光率取正值,因此每 厚度的透光率為 。
選項分析
第 4 題2 分
Gullstrand 的模型眼(),眼軸長為 ,屈光性屈光不正為 ,則平行光在眼內形成水平焦線與垂直焦線的史特爾姆間隔(interval of Sturm)為何?
核心觀念
本題考「史特爾姆間隔」(interval of Sturm):散光眼中,兩個互相垂直主子午線的平行光焦線之間的軸向距離。各子午線的焦點位置可用像方折射率與該子午線屈光力計算:
其中 是眼內焦距, 是眼內折射率, 是眼內屈光力。
解題方法
先由眼軸長求 Gullstrand 模型眼的基準屈光力:
散光處方 的兩個主子午線屈光力為:
- 子午線:
- 子午線:
這些是矯正屈光不正所需的鏡片度數,因此眼球自身屈光力與矯正度數方向相反。兩子午線的眼內屈光力分別為:
相應的焦距為:
第 5 題2 分
張小姐的遠用視力矯正眼鏡為 ,頂點距離為 ,其遠用視力隱形眼鏡的度數約為多少?
核心觀念
本題考驗鏡片頂點距離改變時,鏡片屈光度的換算。眼鏡鏡片位於角膜前方 ,隱形眼鏡則直接配戴於角膜上;要維持相同的遠用矯正效果,必須將眼鏡度數換算至角膜平面。
解題方法
使用頂點距離換算公式:
其中 ,頂點距離 。
因此,隱形眼鏡度數約為 。
負度數鏡片前移時,角膜平面所需的負度數會較弱;眼鏡度數移至角膜平面時,故應選擇絕對值較小的度數。
選項分析
第 6 題2 分
若一平行光源由一鏡片之左方發出,此鏡片之度數為 ,則其最小模糊圈(circle of least confusion)應位於下列何處?
核心觀念
散光鏡片的兩個主子午線屈光力不同,平行光通過後會先後在兩個位置聚焦,形成史氏光錐;兩條線焦之間的中點面稱為最小模糊圈。其屈光力等於兩主子午線屈光力的平均值。
解題方法
處方為 。柱鏡軸位 子午線上沒有柱鏡度數,因此該子午線屈光力為:
與軸位垂直的 子午線,球鏡與柱鏡度數相加:
最小模糊圈的等效屈光力為兩主子午線的平均:
平行光經會聚鏡片後,正屈光力代表焦點在鏡片右方,像距為:
第 7 題2 分
有關折射率的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
折射率描述光在介質中的傳播速度,定義為真空中的光速 與介質中的光速 之比:
折射率也會隨光的波長改變,這種現象稱為色散,是色像差的成因之一。一般透明介質在可見光範圍呈正常色散:波長愈短,折射率愈大,因此光在介質中的速度愈慢。
解題方法
逐項檢視折射率與傳播速度、波長、色像差及溫度的關係。由 可知,折射率較大時,光在介質中的速度較小;再以正常色散判斷短波長光的折射率及速度變化。
選項分析
第 8 題2 分
有關折射率 (refractive index),下列何者錯誤?
核心觀念
折射率描述光在介質中的傳播速度。絕對折射率定義為
其中 是光在真空中的速率, 是光在該介質中的速率。因此,折射率愈大,光在介質中的速率愈慢。
光由一種介質進入另一種介質時,折射方向則遵守史涅耳定律:
、 分別是入射角與折射角,皆以介面法線為基準。折射角的大小取決於兩側介質的折射率及入射角,不能只看其中一側折射率便一概而論。
解題方法
先用 判斷折射率與光速的關係,再以史涅耳定律檢視折射角的敘述。題目問「何者錯誤」,折射率與光速的關係可以直接判定選項(B)。
選項分析
- (A) 指真空或空氣中:正確。 真空的絕對折射率為 。空氣的折射率非常接近 ,基礎光學題目通常近似視為 。
- **(B) 愈大代表光在物質中的速率越快:錯誤。
第 9 題2 分
有關眼鏡與老花的敘述,何者正確?
核心觀念
本題考眼鏡與隱形眼鏡矯正近視時,對看近調節需求的影響。調節力是眼睛改變水晶體屈光力、使近處物體成像在視網膜上的能力;近視眼鏡或近視隱形眼鏡只能矯正屈光狀態,不能增加眼睛本身的調節力,也不能延緩老花的生理變化。
差別在於矯正鏡片與眼睛的距離。近視眼鏡位於角膜前方,近用時會產生頂點距離效應,使眼睛所需的調節量低於配戴近視隱形眼鏡時。
解題方法
先排除把「矯正近視」誤當成「增加調節力」的選項,再比較兩種矯正方式看近時的調節需求。
以近視眼鏡度數為 、鏡片頂點距離為 ,其等效角膜平面度數為:
近視眼鏡的負鏡片在角膜前方,會改變近物光線到達眼睛時的發散程度。以常見的近視矯正情境而言,看同一近距離目標時,配戴眼鏡所需的調節量比配戴隱形眼鏡少;隱形眼鏡貼近角膜,頂點距離效應較小,調節需求相對較大。
第 10 題2 分
有關紅綠色標測試(duochrome test)的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
紅綠色標測試(duochrome test)利用眼睛的縱向色像差:短波長的綠光折射力較強,焦點較靠近角膜;長波長的紅光折射力較弱,焦點較遠。測試時比較紅、綠背景上的視標清晰度,可用來微調球面屈光度。
屈光矯正適當時,紅、綠背景上的視標通常會看起來一樣清楚。若紅色背景上的視標較清楚,代表紅光的焦點相對更接近視網膜,應以負透鏡微調,使焦點往後移;若綠色背景上的視標較清楚,則以正透鏡微調,使焦點往前移。
解題方法
先判斷題目所述處置方向是否符合色像差與焦點位置的關係。紅底較清楚時應加負透鏡,而選項 D 說應以正透鏡矯正,方向相反,因此錯誤。
選項分析
第 11 題2 分
小明的瞳孔間距(pupillary distance)是 ,他選擇一副眼鏡,其單個鏡框的水平長度是 ,兩個鏡框之間的距離是 ,則鏡片的光學中心應該放在鏡框幾何中心的什麼位置?
核心觀念
本題考驗鏡框幾何中心距與瞳孔間距的比較。鏡框尺寸標示中的單框水平長度,加上兩框間距,可得鏡框幾何中心距;再與瞳孔間距比較,即可判斷光學中心相對鏡框幾何中心需向鼻側或顳側移動。
解題方法
鏡框幾何中心距為:
瞳孔間距為 ,比鏡框幾何中心距少:
左右兩眼各分配一半,因此每眼的水平差為:
鏡框中心距大於瞳孔間距,代表兩個光學中心須向中間靠近;就每一側鏡框而言,光學中心都要相對鏡框幾何中心向鼻側移 。
選項分析
第 12 題2 分
有關軟式親水性隱形眼鏡配戴於眼睛後的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
本題考軟式親水性隱形眼鏡配戴後,鏡片的屈光力可能因鏡片形狀及含水狀態改變而偏離標示度數。
鏡片的屈光力可用下式表示:
其中 、 為鏡片兩側介質的折射率, 為曲率半徑。配戴後,鏡片順應角膜弧度,曲率改變可能使有效度數不同於出廠標示;鏡片脫水則會使含水量下降、材料折射率上升。對近視負鏡片而言,折射率上升通常使負度數的絕對值增加,也就是鏡片變得更負。
解題方法
先分開判斷兩種影響:
- 形狀改變:鏡片配戴後順應角膜,曲率可能改變,因此有標示度數與配戴後效果不一致的情形。
- 脫水改變:含水量下降會提高鏡片材料折射率。近視負鏡片的負度數絕對值可能增加;遠視正鏡片則依鏡片設計與屈光力變化方向判斷,不能一概視為正度數增加。
第 13 題2 分
光學中光線由玻璃介質(光密介質)進入空氣介質(光疏介質)時,折射光會:
核心觀念
本題考查光由一種介質進入另一種介質時,折射方向如何改變。玻璃的折射率大於空氣,因此玻璃是光密介質,空氣是光疏介質。光由光密介質進入光疏介質時,折射光會遠離法線。
折射定律為:
其中 分別是入射介質與折射介質的折射率, 則是入射光與折射光相對於法線的角度。
解題方法
本題從介質折射率的大小判斷方向即可。光由玻璃進入空氣,。由折射定律可知:
第 14 題2 分
若二雙凸鏡片折射率分別為 與 ,其厚度相同、曲率半徑相同,何者屈光力較大?
核心觀念
本題考驗鏡片折射率、表面曲率與屈光力的關係。對空氣中的薄透鏡,透鏡製作公式為:
其中 為屈光力, 為鏡片折射率, 為兩面的曲率半徑。相同形狀的鏡片具有相同的曲率項,因此折射率越高,屈光力越大。
解題方法
題目指出兩片鏡片厚度與曲率半徑相同,表示幾何形狀相同。雙凸鏡片在空氣中具有正屈光力;其屈光力大小隨 增加而增加。
比較兩者的折射率:
因此,折射率 的鏡片屈光力較大,選項為 (C)。
第 15 題2 分
一患者眼軸長為 ,眼球屈折力為 ,若眼球內之折射率為 ,頂點距離為 ,則其矯正眼鏡度數為何?
核心觀念
本題考查眼球屈折力與眼軸長度的共軛關係,以及眼鏡鏡片與眼球之間的頂點距離換算。
光線在眼球內的像方 vergence(會聚度)為:
其中 是眼球內折射率, 是眼軸長。依屈光力公式 ,到達眼球的物方 vergence 為:
接著須將眼球平面所需的矯正度數,換算成距眼球 的眼鏡度數。
解題方法
先求影像恰好落在視網膜時,眼球內所需的像方 vergence:
眼球屈折力為 ,因此眼球平面所需的矯正屈光度為:
這是眼球平面上的度數,尚須換算至頂點距離 的眼鏡平面。頂點距離換算公式為:
代入 :
第 16 題2 分
一虛物體(virtual object)位在 透鏡 處,其側向放大率(lateral magnification)為多少倍?
核心觀念
本題考驗薄透鏡的物像距離符號與側向放大率。依笛卡兒符號慣例,光沿正方向傳播時,透鏡前方的實物體距離為正,透鏡後方的虛物體距離為負;成像距離則由透鏡公式決定。側向放大率為
其中 是物距, 是像距。物體為虛物體時,。
解題方法
透鏡屈光力為 ,所以焦距
虛物體位於透鏡 處,依上述符號慣例,。使用薄透鏡公式:
代入得
第 17 題2 分
假設光源在無限遠處,角膜前表面曲率半徑為 ,則 Purkinje I 影像的位置相對角膜頂點有多遠?
核心觀念
Purkinje I 影像是光線在角膜前表面反射形成的虛像。角膜前表面可視為球面反射鏡;光源位於無限遠時,入射光近似平行於光軸,反射後會聚於球面鏡的焦點。球面鏡焦距為曲率半徑的一半:
解題方法
已知角膜前表面曲率半徑 ,因此 Purkinje I 影像距角膜頂點為:
此影像位於角膜前方,與角膜頂點相距 。
選項分析
第 18 題2 分
點光源入射在兩個垂直相交的柱面鏡片上,其中水平焦線位於鏡片後方 處,垂直焦線位於鏡片後方 處,以光學十字法表示為下列何者?
核心觀念
光學十字法以兩條互相垂直的主子午線表示柱鏡度數。焦線方向與產生該焦線的柱鏡軸向互相垂直;因此,水平焦線對應垂直方向的屈光力,垂直焦線則對應水平方向的屈光力。
焦線距離換算屈光力時,使用 ,其中焦距 以公尺表示。焦點位於鏡片後方,表示為正屈光力。
解題方法
水平焦線位於鏡片後方 ,其屈光力為:
水平焦線由垂直方向的屈光力形成,因此光學十字中 子午線為 。
垂直焦線位於鏡片後方 ,其屈光力為:
垂直焦線由水平方向的屈光力形成,因此光學十字中 子午線為 。
題目選項以柱鏡軸表示:柱鏡軸向本身屈光力為零,柱鏡作用在與軸向垂直的子午線。因此, 在 子午線提供 ; 在 子午線提供 。故表示為:
選項分析
- **(A) :錯誤。
第 19 題2 分
患者抱怨原有的隱形眼鏡看不清楚,該隱形眼鏡的度數為 。當他調節力放鬆下,戴鏡驗光度數為 (頂點距離為 ),則隱形眼鏡的正確度數為何?
核心觀念
本題考驗散光處方的「交叉柱鏡轉換」,以及如何將戴鏡驗光結果與原隱形眼鏡處方合併。散光處方可用兩個主子午線的屈光力表示;同一子午線上的屈光力可以直接相加。
題目給的戴鏡驗光度數是在調節放鬆時測得,且頂點距離為 ,可直接與隱形眼鏡度數相加,不需作頂點距離換算。
解題方法
先把兩個處方分別改寫成 與 主子午線的屈光力,再逐子午線相加。
原隱形眼鏡處方為 :
- 子午線屈光力為 。
- 子午線屈光力為 。
戴鏡驗光處方為 :
- 子午線屈光力為 。
- 子午線屈光力為 。
逐子午線合併:
以負柱鏡格式表示時,球鏡取 子午線屈光力 ;柱鏡為 與 子午線的差:
第 20 題2 分
病友眼鏡處方左眼是 ,在只能用球面透鏡(spherical lens)的情況下,你應該用多少的球面透鏡屈光度,讓病友的左眼有最佳的矯正視力?
核心觀念
本題考驗散光處方在只能使用球面透鏡時,如何以球面鏡片取得最佳矯正視力。球面透鏡對兩主子午線提供相同屈光力,因此無法完全矯正散光;依題意採用球鏡等效值,取處方兩主子午線屈光力的平均值。
解題方法
左眼處方為 。
在負柱鏡表示法中:
- 軸位 子午線的柱鏡屈光力為 ,總屈光力為 。
- 與軸位垂直的 子午線,總屈光力為 。
球面鏡片取兩主子午線屈光力的平均:
也可直接使用球鏡等效公式:
第 21 題2 分
下列度數的表示方式中,何者度數與其他三者不同?
核心觀念
本題考「柱鏡處方的主子午線度數」及不同寫法是否代表相同的屈光度數。
在球柱鏡處方 中:
- 沿著柱鏡軸位 的子午線,柱鏡度數為 ,總度數為 。
- 與軸位垂直的子午線,柱鏡度數為 ,總度數為 。
- 柱鏡軸位相差 的兩個主子午線度數,可用來判斷處方是否等效。
解題方法
以 與其垂直子午線 作比較,逐項列出兩個主子午線的度數:
- 球柱鏡:軸位方向為球度,垂直方向為球度加柱鏡度。
- 單純柱鏡:軸位方向為 ,垂直方向為柱鏡度。
- 兩個同軸處方合併:分別將相同子午線上的度數相加。
選項分析
(A)
沿 的度數為 ;沿垂直的 為:
主子午線度數為 、。
(B) 與
第一個柱鏡在 為 ,在 為 。
第 22 題2 分
角膜弧度測量後得到數據:;,此角膜散光的型態及最接近的度數為何?
核心觀念
角膜弧度計以角膜兩個主要子午線的曲率半徑表示角膜弧度。半徑越小,角膜越陡、屈光力越強;半徑越大,角膜越平、屈光力越弱。
角膜屈光力可用下式估算:
其中 的單位為屈光度(D), 為曲率半徑(mm)。兩主子午線屈光力之差,即為角膜散光度數。
解題方法
先將兩個半徑換算為角膜屈光力:
兩者相差:
最接近的選項度數為 。
@090 子午線的半徑較短,因此較陡、屈光力較強;@180 子午線較平。角膜散光以較陡的子午線方向命名,較陡子午線在垂直方向(90°),屬於順散光(with-the-rule)。
選項分析
第 23 題2 分
一個病人原先是戴著 球面透鏡(頂點距離是 ),他因為接受鼻樑手術需更換新的眼鏡,新眼鏡的頂點距離為 ,新眼鏡的度數為何?
核心觀念
本題考驗鏡片頂點距離改變時的屈光度換算。眼鏡鏡片離眼睛越遠,正球面鏡片在眼睛位置產生的有效屈光力越強;因此鏡片往前移時,為維持相同矯正效果,新鏡片的正度數要降低。
使用頂點距離換算公式:
其中 為原鏡片度數、 為新鏡片度數; 為新頂點距離減去原頂點距離,且須以公尺代入。
解題方法
原鏡片為 ,頂點距離由 增加至 ,所以:
代入公式:
不過,這個結果不在選項中。依官方答案 B 的數值 ,選項所採用的換算方向是將新頂點距離代入:
第 24 題2 分
一位患者的右眼需要處方 及 基底朝內的鏡片,應如何調整鏡片中心來達到效果?
核心觀念
本題考「Prentice 定律」:鏡片光學中心偏離視線時,會產生稜鏡效果。
其中 為稜鏡度, 為視線相對光學中心的偏心量(公分), 為該方向的鏡片屈光力(屈光度)。
解題方法
右眼需要 基底朝內,先用鏡片度數求偏心量:
再判斷偏心方向。右眼的 是凹透鏡;視線通過光學中心外側時,凹透鏡產生基底朝內的稜鏡效果。因此要讓視線落在光學中心的外側,應將鏡片光學中心向內移,使其相對視線向內偏心 ;等效地說,鏡片中心相對原位置向外調整 ,使視線通過鏡片中心外側。
選項分析
第 25 題2 分
光線在空氣中經過一折射率為 、頂角為 的薄稜鏡時,其最小偏向角為何?
核心觀念
本題考薄稜鏡的偏向角。光線由空氣進入折射率較大的稜鏡,再由稜鏡射回空氣,會向稜鏡底部偏折。薄稜鏡在小角度近似下,偏向角 為:
其中 是稜鏡相對於空氣的折射率, 是頂角。題目所稱最小偏向角,在薄稜鏡近似下即以此公式計算。
解題方法
代入 、:
因此最小偏向角為 ,選項為 (B)。
選項分析
第 26 題2 分
一患者右眼 ,左眼 ,閱讀時會從光學中心下方 處看出,則此患者會產生何種稜鏡效應?
核心觀念
本題考查眼鏡偏心觀看時的誘發稜鏡,以及 Prentice 定律:
其中 為稜鏡度數(), 為視線相對光學中心的偏心距(以公分表示), 為該方向的鏡片屈光力(D)。
散光鏡片須先找出與偏心方向相對應的子午線屈光力。柱鏡軸為 時, 子午線的屈光力為球面度數;與軸垂直的 子午線則為球面度數加柱鏡度數。
解題方法
閱讀視線通過光學中心下方 ,偏心距為:
右眼處方為 。閱讀時的垂直偏心對應 子午線,因此右眼該方向的屈光力為:
依 Prentice 定律,稜鏡量的大小為:
依標準稜鏡方向判讀,負鏡片在光學中心下方觀看時,稜鏡基底朝上。此處標準計算所得為右眼 基底朝上,與題示官方答案 C 的數值及方向都不一致。
選項分析
第 27 題2 分
光束分別通過距離光學中心點 之 與 的透鏡,其所得到的稜鏡效應為何?
核心觀念
本題考查偏心通過透鏡時產生的稜鏡效應,使用 Prentice 定律:
其中 是稜鏡度數(), 是光線通過點與光學中心的距離(以公分為單位), 是透鏡屈光力(以屈光度 D 表示)。比較稜鏡效應大小時,取絕對值:
解題方法
光束通過距離光學中心 處,換算為:
對 透鏡:
對 透鏡:
第 28 題2 分
根據普倫提西氏法則(Prentice’s rule),下列哪一項敘述正確?
核心觀念
本題考普倫提西氏法則(Prentice’s rule),用來計算視線偏離透鏡光學中心時產生的稜鏡效應:
其中, 為稜鏡效應,單位為稜鏡屈光度(); 為視線與光學中心的距離,單位為公分; 為該方向上的透鏡屈光度,單位為屈光度(D)。視線通過光學中心時,,因此不產生稜鏡效應。平光鏡片的屈光度為 ,所以無論視線通過鏡片哪一處,依此法則稜鏡效應皆為零。
解題方法
逐項核對各敘述與公式的關係:稜鏡效應會隨屈光度大小及偏離光學中心的距離增加;柱鏡則須看所考慮方向上的屈光度;屈光度為零的平光鏡片不會產生稜鏡效應。
選項分析
第 29 題2 分
光束經一 稜鏡度(prism diopter)之稜鏡折射後,在多遠的距離此光束偏移的幅度為 ?
核心觀念
稜鏡度(prism diopter,)以光束通過稜鏡後,在距離 處的偏移量(公尺)表示:
因此, 稜鏡度代表光束在 處偏移 。在小角度近似下,偏移量與距離成正比。
解題方法
表示光束在 處偏移 。題目給定偏移量為 ,設所求距離為 :
所以距離為 。
選項分析
- (A) :錯誤。 若距離為 , 光束的偏移量應為
第 30 題2 分
在病人的右眼前面配戴一個基底朝向鼻子的稜鏡,則入射的光線和看到的影像會有什麼變化?
核心觀念
稜鏡會使光線朝向稜鏡底部偏折;物體的虛像則出現在光線延長線的方向,因此影像相對於物體會朝向稜鏡尖端偏移。這題要分清楚光線偏折方向與影像位移方向,兩者相反。
解題方法
病人的右眼前方配戴基底朝鼻側的稜鏡。以病人自身的左右方向來看,右眼的鼻側就是病人的左側,因此稜鏡底部朝病人的左側。
- 入射光線經稜鏡後朝底部偏折,亦即朝病人的左側。
- 看到的影像朝尖端偏移;尖端與底部相反,故影像朝病人的右側。
因此選項 B 符合兩個方向。
選項分析
第 31 題2 分
以模型眼(schematic eye)來計算,從前表面測量有 的軸性遠視,則眼軸長為何?假設模型眼曲率半徑是 ,空氣和房水的折射率(refractive index)分別為 和 。
核心觀念
本題考模型眼的單一球面折射,以及軸性遠視的定義。由空氣進入房水的球面折射力為
其中 、 分別為前、後介質的折射率, 以公尺代入。軸性遠視表示眼球屈光力不足以讓平行光在視網膜上成像;若以眼前表面量得遠視 ,則眼內面折射力與這 的屈光差合計,為視網膜位置所需的折射力。
解題方法
先算模型眼前表面的折射力:
眼前表面量得 軸性遠視,因此視網膜位置所需的折射力為
折射後在房水中的會聚度與軸長關係為 ,故
選項分析
第 32 題2 分
在臨床應用中,角膜弧度儀和斜視角度測量所看到的影像是屬於下列何者?
核心觀念
Purkinje 影像是光線經眼球不同界面反射後形成的像。依反射界面與像的性質,分為 Purkinje I 至 IV:
- Purkinje I:角膜前表面的反射像,為正立像。
- Purkinje II:角膜後表面的反射像,為正立像。
- Purkinje III:水晶體前表面的反射像,為倒立像。
- Purkinje IV:水晶體後表面的反射像,為正立像。
臨床上,角膜弧度儀利用角膜前表面的反射像測量角膜曲率;斜視角度測量也觀察角膜反光點的位置,因此所見影像皆為 Purkinje I。
解題方法
先辨認儀器或檢查所利用的反射界面:角膜弧度儀測的是角膜前表面反射形成的像;斜視角度測量所用的角膜反光點,同樣來自角膜前表面。
第 33 題2 分
近視 、無調節力之成年人,假設其景深為 ,其看清晰的範圍為何?
核心觀念
本題考「景深」與近視眼清晰範圍的關係。近視度數 表示遠點在眼前 ;景深 則以遠點屈光度為中心,向遠、近兩側各延伸一半,即各 。題目指明無調節力,因此不另計調節造成的近點延伸。
解題方法
先把遠點距離換算成屈光度,再依景深求清晰範圍兩端的屈光度:
遠點對應 。景深為 ,故兩側各為:
清晰範圍的遠端屈光度為 ,近端屈光度為 。換算成距離:
因此,看清晰的範圍為眼前 至 。
選項分析
第 34 題2 分
驗光師收到一張處方箋:,頂點距離 ,最後鏡片要配戴在頂點距離 處,該鏡片應有多少屈光力,才能與原處方箋效果相同?
核心觀念
本題考驗頂點距離改變時的屈光力換算。鏡片越靠近眼睛,負鏡片的有效屈光力絕對值越大;鏡片離眼睛越遠,負鏡片的有效屈光力絕對值越小。將鏡片往遠離眼睛的方向移動時,須分別換算處方的兩個主子午線屈光力,再轉回球柱鏡表示法。
頂點距離換算公式為:
其中 為原頂點距離下的屈光力, 為新頂點距離下的屈光力, 為頂點距離的變化量(以公尺計)。本題由 改為 ,故 。
解題方法
原處方為 。在 主子午線上,柱鏡沒有作用,屈光力為 ;在 主子午線上,球鏡與柱鏡相加,屈光力為 。
分別換算至新頂點距離:
換回球柱鏡格式:以 子午線屈光力作為球鏡,柱鏡為 子午線與 子午線屈光力之差:
第 35 題2 分
以簡易模型眼模式討論,以全眼屈折力 為正視眼基準,折射率 為參數計算,一個模型眼為近視 ,如果屬於屈光性近視,其眼球屈折度為多少?
核心觀念
屈光性近視是眼球屈折力增加所造成的近視;眼軸長度不變時,近視度數可視為眼球屈折力相對正視眼基準的增加量。本題以全眼屈折力 作為正視眼基準,近視度數為 ,因此屈折力增加 。
解題方法
近視處方中的負號表示遠點在眼前,屈光性近視則由眼球屈折力增加造成。求眼球屈折力時,將近視度數的大小加到正視眼基準屈折力:
代入題目數值:
折射率 是簡易模型眼的參數;本題已直接給定正視眼基準屈折力與近視度數,計算屈光性近視的眼球屈折力時,無須再以折射率另行換算。
選項分析
第 36 題2 分
假設角膜前表面曲率半徑為 ,角膜後表面曲率半徑為 ,角膜介質折射率為 ,房水介質折射率為 ,角膜厚度為 ,以厚鏡片公式計算,此眼角膜(在空氣介質中)的屈折力約為多少?
核心觀念
本題考角膜前、後表面屈折力及厚鏡片總屈折力。厚鏡片的總屈折力為:
其中 、 分別是前、後表面的屈折力, 是角膜厚度(以公尺表示), 是角膜折射率。表面屈折力使用 計算,曲率半徑以公尺代入;半徑方向依光線由左向右的慣例判定。
解題方法
光線由空氣依序進入角膜、再由角膜進入房水。前表面半徑為正,後表面半徑為負:
前表面屈折力:
後表面屈折力:
代入厚鏡片公式,角膜厚度 :
第 37 題2 分
有關透鏡的稜鏡效應,下列敘述何者錯誤?
核心觀念
本題考透鏡離開光軸後產生的稜鏡效應。稜鏡度可用普倫托(Prentice)定律表示:
其中 為稜鏡度(), 為視線與光軸的距離(公分), 為透鏡度數(屈光度,D)。因此,稜鏡效應取決於離軸距離與透鏡度數;在同一透鏡上,視線離光軸越遠,稜鏡效應越大。
解題方法
先判斷各敘述是否符合稜鏡效應的基本性質:視線沿光軸通過時沒有稜鏡效應;離光軸越遠,稜鏡效應越大。再留意「透鏡厚處」描述的是透鏡外觀厚薄,不能直接代表該處的稜鏡度。
選項分析
(A) 沿著透鏡光軸,不會有稜鏡度:正確。 視線通過光軸上的光學中心時,透鏡兩側的折射作用對稱,沒有造成稜鏡偏折,故稜鏡度為零。
第 38 題2 分
一位患者用頂點距離 的 眼鏡可以完全矯正。如果要看清楚眼前 的物體,配戴隱形眼鏡和配戴眼鏡的調節需求相差多少?
核心觀念
本題考驗頂點距離改變造成的屈光力差異,以及近距離注視時,眼鏡與隱形眼鏡所需調節量的比較。
眼鏡位於角膜前方,鏡片到眼睛的距離為 ;隱形眼鏡則位於眼球上,兩者在眼前同一物體的調節需求會因矯正鏡片的位置不同而改變。
解題方法
物體距離眼鏡 ,其在眼鏡平面的物方 vergence 為
配戴 眼鏡後,像方 vergence 為
將此 vergence 從眼鏡平面傳播至角膜平面。兩平面相距 ,使用 vergence 傳播公式:
這是隱形眼鏡平面所需的像方 vergence。隱形眼鏡矯正時,眼前物體的 vergence 為 ,因此隱形眼鏡的屈光力為
隱形眼鏡與眼鏡的矯正屈光力差為
但此值不是調節需求差。調節需求應比較光線到達眼睛時的 vergence:眼鏡矯正後,眼鏡平面的像方 vergence 傳播至角膜平面為
第 39 題2 分
一位遠點距離為眼前 、近點距離為 的患者,習慣閱讀距離為 。在戴遠用眼鏡的情況下,則此患者需要多少近距離加入度數(near ADD),以方便患者閱讀?
核心觀念
本題考驗遠點、近點與閱讀距離的關係,以及是否需要近用加入度數。遠點距離 代表患者的遠點在眼前 ;近點距離 則代表患者能調節至眼前 。
戴上遠用眼鏡後,若閱讀目標落在患者戴鏡後的調節範圍內,就不需要額外的近用加入度數。
解題方法
閱讀距離為 ,比遠點距離 更近,但仍比近點距離 遠。因此,閱讀目標位於患者的遠點與近點之間,患者可藉由調節看清楚目標。
也可用屈光度換算確認:
從遠點調節至近點的調節範圍為:
第 40 題2 分
一位 近視並老花眼的患者,全景深為 ,在沒有矯正的情況下,可以看得清楚的最近距離是 ,則其能看得清楚的最遠距離為何?
核心觀念
全景深(depth of focus)是眼睛在近點與遠點之間,仍能看清楚的屈光度範圍。本題給出全景深 ,表示清晰範圍的近端與遠端屈光度相差 。
距離須先換算成屈光度,公式為:
其中 為屈光度, 為距離(公尺)。近距離對應較大的屈光度;遠距離則對應較小的屈光度。
解題方法
未矯正時,最近清晰距離為 ,其屈光度為:
全景深為 ,因此最遠清晰距離的屈光度為:
換回距離:
第 41 題2 分
下列關於瞳孔大小改變之敘述,何者錯誤?
核心觀念
本題考瞳孔大小對視覺品質的影響,重點包括景深、屈光不正造成的離焦模糊,以及針孔測試的判讀。
瞳孔縮小時,進入眼內的光束變窄,可減少離焦光線在視網膜上形成的模糊圈,增加景深;但若瞳孔小到造成繞射,影像清晰度也可能下降。瞳孔放大則通常使離焦模糊圈增大。針孔測試利用縮小入眼光束來減少離焦的影響;若視力沒有改善,應進一步考慮視網膜、視神經或媒介混濁等因素,不能直接判定為光線散射。
解題方法
逐項判斷瞳孔大小變化是否符合上述光學原理。題目指定官方答案為 D,因此關鍵在於辨別:針孔測試視力反而下降,並非最可能由光線散射造成。
選項分析
(A) 正確。 老年性瞳孔萎縮症可使瞳孔縮小。小瞳孔可限制周邊光線進入,減少屈光不正所造成的離焦模糊圈,因此在一定程度上改善視力;此效果也可用「小孔成像」的概念理解。
第 42 題2 分
當看近調節時,下列何種情形沒有發生?
核心觀念
本題考「看近調節」時眼內的變化。當眼睛由看遠轉為看近,睫狀肌收縮,使睫狀體向前、向內移動,水晶體懸韌帶張力減弱;水晶體因自身彈性而變凸,屈光力增加,讓近物影像能聚焦在視網膜上。
解題方法
抓住調節反應的因果順序:
題目問「沒有發生」的情形,因此找出與看近調節機制相反的描述。懸韌帶在調節時是鬆弛、張力減弱,不是收縮。
選項分析
第 43 題2 分
一個人的遠點(far point)為眼前 處,近點(near point)為眼前 處,則此人之調節力為多少?
核心觀念
調節力是眼睛由遠點調節到近點時,屈光力增加的量,以屈光度()表示。遠點與近點都在眼前時,可分別將其距離換算成屈光度,再取兩者之差:
其中 、 分別為遠點與近點距離,單位須換成公尺。眼前物點的屈光度以負值表示,因此近點比遠點更靠近眼睛時,調節力為兩個屈光度絕對值之差。
解題方法
遠點在眼前 ,其物方屈光度為 。
近點在眼前 ,其物方屈光度為 。
因此調節力為:
也可直接取兩者屈光度的差:
第 44 題2 分
遠視眼男性原本戴完全矯正之眼鏡,因故改戴完全矯正之隱形眼鏡,當他看近物時調節力會發生什麼樣的變化?
核心觀念
本題考驗遠視眼配戴眼鏡與隱形眼鏡時,鏡片與眼睛頂點距離不同,造成近距離調節需求的差異。
遠視眼的完全矯正鏡片為正鏡片。配戴眼鏡時,正鏡片位於角膜前方;改戴隱形眼鏡後,鏡片移至角膜表面。正鏡片越靠近眼睛,其矯正效果越強,因此在看同一近物時,眼睛需要額外提供的調節力較少。
解題方法
把眼鏡與隱形眼鏡的差異,視為正鏡片頂點距離改變:眼鏡鏡片離眼睛較遠,隱形眼鏡則幾乎貼在角膜上。對遠視眼而言,正鏡片移近眼睛會增加眼前的會聚效果,減少眼睛自身所需的調節量。因此,改戴完全矯正的隱形眼鏡後,看近物所需調節力比戴眼鏡時少。
選項分析
- (A) 需要比戴眼鏡時使用更多的調節力:錯誤。 遠視眼的正矯正鏡片移近眼睛後,近距離的調節需求下降,不是上升。
第 45 題2 分
王小姐右眼為正視眼,在看一個位於角膜前 的物體,她需要多少的調節力,才能將物體投射到視網膜?
核心觀念
本題考驗正視眼看近物時所需的調節力。正視眼在放鬆調節時,遠方物體成像於視網膜;觀看近物時,眼睛須增加屈光力,使物體仍能清晰成像於視網膜。以屈光度表示,物距以公尺計算時,近點物體所需的調節力為:
其中 為調節力(屈光度,D), 為物體到眼睛的距離(m)。
解題方法
物體位於角膜前 ,換算為公尺:
因此所需調節力為:
王小姐需要約 的調節力,才能使物體成像於視網膜。
選項分析
第 46 題2 分
使用聚碳酸酯()磨成屈光力 的鏡片,其阿貝數為 ,求此鏡片的色像差?
核心觀念
本題考鏡片材料的阿貝數與縱向色像差。阿貝數越小,材料的色散越強;鏡片屈光力越大,色像差也越大。薄鏡片的色像差量值可用下式估算:
其中 為鏡片屈光力, 為阿貝數。若屈光力帶正負號,公式所得的符號表示色像差方向;本題選項取其量值。
解題方法
已知 、,代入公式:
因此,此鏡片的色像差量值為 。
題目提供的折射率 不需再代入;本題已直接給出阿貝數,可用屈光力除以阿貝數求色像差。
選項分析
第 47 題2 分
開立一個聚碳酸酯的鏡片處方,如果鏡片的光學中心與患者的瞳孔未對準時,下列何者最可能導致視力下降?
核心觀念
本題考驗配戴鏡片時,瞳孔是否通過鏡片光學中心,以及鏡片偏心造成的影像偏移。聚碳酸酯鏡片的折射率高、阿貝數低,色散較明顯;當患者透過偏離光學中心的位置注視時,可能產生較明顯的橫向色像差,使不同波長的影像在視網膜上出現位置差異,影響影像清晰度。
解題方法
鏡片光學中心與瞳孔未對準,代表視線偏離光學中心,形成偏心視線。此時各波長光線的折射差異會造成影像的橫向位置分離;聚碳酸酯鏡片的低阿貝數使色散效應較顯著,因此題目所問最可能導致視力下降的像差為橫向色像差。
要區分兩種色像差:縱向色像差是不同波長的焦點落在不同前後位置;橫向色像差則是不同波長的影像落在不同側向位置。此題著重的是光學中心與瞳孔偏心造成的視線偏移,故選橫向色像差。
選項分析
第 48 題2 分
一個病患有屈光不正,右眼 ,左眼 ,經過角膜曲率鏡測量後,初步判定兩眼角膜有相同屈光力,下列敘述何者正確?
核心觀念
兩眼屈光度相差,形成兩眼不等視。其成因可分為:
- 軸性不等視:兩眼眼軸長度不同,而角膜及晶狀體等屈光介質的屈光力大致相同。
- 屈光性不等視:兩眼屈光介質的屈光力不同,而眼軸長度大致相同。
角膜曲率鏡測得兩眼角膜屈光力相同,表示角膜屈光力差異不是兩眼屈光度相差的主要原因。依題目提供的資訊,較符合眼軸長度不同所造成的軸性不等視。
解題方法
右眼為 ,左眼為 ,兩眼屈光度相差 。左眼近視較深;而兩眼角膜屈光力相同,故題目要由「角膜屈光力無差異」判斷不等視的類型,選擇軸性不等視。
須留意,嚴格而言,角膜曲率鏡只能提供角膜曲率與角膜屈光力的資訊,無法單憑此測量直接證明眼軸長度不同;題目是依兩眼角膜屈光力相同,將差異歸於眼軸因素。
第 49 題2 分
高度近視的病患常抱怨配戴眼鏡時感到光線較暗,其原因最不可能為下列何者?
核心觀念
本題考驗光學鏡片的透光率,以及鏡片材料、厚度與表面處理對透光量的影響。高度近視眼鏡常使用高屈光度的凹透鏡;配戴者覺得視野變暗,可能與鏡片材料的吸收、表面反射或鍍膜狀況有關。
解題方法
題目問「最不可能」造成光線較暗的原因,因此比較各選項是否會降低到達眼睛的光量。鏡片的透光率會受到材料吸收與表面反射影響;鏡片越薄,光在材料中通過的路徑越短,吸收通常越少,故「鏡片較薄」不會使光線變暗,反而較不容易因材料吸收而降低透光量。
選項分析
(A) 使用高折射率鏡片:錯誤。 部分高折射率鏡片材料的可見光透光特性較差,且鏡片表面反射也可能較明顯。若未妥善處理表面反射,進入眼睛的光量可能減少,因此可造成視野較暗的感受。
第 50 題2 分
有關鏡片造成彗星像差的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
本題考查鏡片的彗星像差(coma)。當物點位於光軸外,鏡片不同孔徑區域的光線會有不同的放大率,成像光斑因而呈現彗星狀:一端較亮、另一端拖出尾部。彗星像差屬於離軸像差,與球面像差不同;球面像差主要描述軸上物點的光線不能會聚於同一焦點。
解題方法
先核對彗星像差的定義,再判斷各選項對其成因、校正方式及大小關係的描述。關鍵在於分辨「離軸成像光斑呈彗星狀」與「離軸平行光線形成模糊光斑」:後者只泛稱成像模糊,未說明彗星像差特有的形狀與成因,因此不是完整正確的定義。
選項分析