112 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
某人右眼裸視遠點在角膜後方 ,若配戴頂點距離 之框架眼鏡,此鏡片之第一焦點及第二焦點與角膜之相對位置為何?
核心觀念
本題考驗裸視遠點與眼鏡焦點的位置換算。遠點是眼睛在不調節時,能清楚成像的物點位置;矯正遠點屈光異常時,眼鏡須使無限遠物體所成的像落在裸視遠點上。
眼鏡的第一焦點 是物方焦點,第二焦點 是像方焦點。對無限遠物體而言,經鏡片後的像落在 ,因此 應與眼睛的裸視遠點重合。
解題方法
已知裸視遠點在角膜後方 ,眼鏡頂點距離為 。
鏡片位於角膜前方 ,所以鏡片至遠點的距離為:
因此,第二焦點 在角膜後方 ,也就是在鏡片後方 。
薄鏡片兩側焦距大小相等,故第一焦點 距鏡片也是 。它位於鏡片前方;再加上鏡片距角膜 ,得:
第 2 題2 分
某正視眼且絕對老花,若不考慮景深,想觀看眼前 物體,配戴 鏡片,其頂點距離應為多少?
核心觀念
本題考正視眼觀看近距離物體時,正鏡片須將物體發出的光線轉換為眼睛可接受的屈光狀態。題目指出「絕對老花」,表示眼睛無法調節;正視眼的遠點在無限遠,因此眼前物體經鏡片後,應形成位於無限遠的像,亦即鏡片後方的出射光為平行光。
頂點距離 是鏡片至眼睛的距離。物距須由鏡片位置量起,不能直接把眼前 當成鏡片的物距。
解題方法
眼睛距物體 ,鏡片與眼睛相距 ,所以物體到鏡片的距離為 公分。要使出射光平行,鏡片焦距應等於這段物距:
鏡片度數為 ,焦距以公尺表示:
因此:
選項分析
第 3 題2 分
某眼其眼軸長 ,眼內總屈光力 ,眼內平均折射率 ,此人需配戴何種眼鏡及其屈光度數為何?
核心觀念
本題考眼球的遠點位置與屈光不正判定。眼內總屈光力與眼內平均折射率可用來求眼球的像方焦距,再與眼軸長比較:
其中 為眼內平均折射率, 為眼內總屈光力。焦距以公尺表示,換算成毫米後即可與眼軸長比較。
解題方法
像方焦距約為 ,大於眼軸長 。因此,視網膜位於焦點之前;平行光入眼後原本會聚焦在視網膜後方,眼睛屬於遠視眼,應以正度數鏡片矯正。
依本題採用的計算方式,焦距與眼軸長的差為:
第 4 題2 分
下列有關屈光不正之眼成像敘述,何者錯誤?
核心觀念
本題考屈光不正眼的遠點位置,以及散光眼的 Sturm 間距、兩條焦線與最小模糊圈(circle of least confusion)之相對位置。
散光眼的兩條主子午線屈光力不同,平行光經眼屈折後形成兩條互相垂直的焦線,中間為最小模糊圈。沿光線傳播方向,成像依序為:
因此,第一焦線位於最小模糊圈之前,而非之後。
解題方法
先判斷近視與遠視眼的遠點相對視網膜位置,再依散光眼的焦線排列,檢查各敘述是否符合成像關係。選項 (C) 將第一焦線說成位於最小模糊圈後方,與 Sturm 間距的排列順序相反。
選項分析
第 5 題2 分
瞳孔與角膜的距離 ,瞳孔直徑 ,房水折射率 ,角膜曲率半徑為 ,請問瞳孔看起來距離角膜多遠?其大小看起來為何?
核心觀念
本題考查角膜前表面造成的視網膜像(虛像)位置與大小變化。瞳孔位於房水中,從空氣側觀察時,角膜可視為球面折射界面。因房水折射率 高於空氣折射率 ,瞳孔的視像會比實際位置更靠近角膜,且視像放大。
解題方法
採用球面折射公式。以角膜頂點為原點,光由房水射向空氣;依此方向取正,瞳孔物距為 。角膜曲率半徑 。球面折射公式為
代入數值:
負號表示視像位於角膜內側,因此瞳孔看起來距離角膜約 。這與官方答案 B 所列的 不符。
橫向放大率為
故視像直徑約為
第 6 題2 分
某患者赴眼科診所做視力檢查,當水晶體在放鬆時的前表面曲率半徑為 ,後表面曲率半徑為 ,水晶體厚度為 ,房水及玻璃體折射率為 ,水晶體平均折射率為 ,則此時水晶體的屈光力約為何?
核心觀念
本題考驗厚透鏡的屈光力。水晶體前、後表面各有一個界面屈光力,兩者之間隔著水晶體厚度,因此不能只將兩面屈光力直接相加。厚透鏡總屈光力為
其中 、 是前、後表面屈光力, 是透鏡厚度(公尺), 是水晶體折射率。
解題方法
採用表面屈光力公式 ,其中 以公尺代入,曲率半徑正負號依光線由左向右傳播的慣例判定。
前表面由房水進入水晶體:
後表面由水晶體進入玻璃體:
代入厚透鏡公式,水晶體厚度 :
第 7 題2 分
下列敘述何者正確?
核心觀念
本題考遠視、近視的遠點與近點,以及眼睛的前焦點位置。
遠點是眼睛在不調節時,能清晰成像的最遠物點。遠視眼的遠點是位於眼後的虛物點;近視眼的遠點則位於眼前的有限距離處。近點是眼睛調節至最大時,能清晰成像的最近物點。
眼睛前焦點的位置與眼睛屈光狀態有關;判斷時應依焦點定義區分「前焦點」和「遠點」,兩者不是同一個位置概念。
解題方法
逐一判斷各選項所述的位置是否符合定義。遠視眼在不調節時,平行光進入眼內仍會聚焦在視網膜後,因此其遠點是眼後的虛物點;近視眼則能使來自眼前有限距離物點的光,在不調節時聚焦於視網膜上,因此其遠點不在無限遠。
近點的位置會受到眼睛屈光狀態與調節能力影響。若遠視眼的調節能力不足以補足其屈光不足,眼睛即使調節至最大,也可能無法讓有限距離的物體清晰成像;依此情形,近點可視為落在無限遠處。因此符合題意的是 (C)。
選項分析
第 8 題2 分
光在某材質之行進速度為 ,此材質於水中單一面反射率為下列何者?(光在空氣中的行進速度為 )
核心觀念
本題考折射率與介面正入射反射率的關係。介質中的光速為 時,折射率為 ;兩種非吸收介質交界面的單一面反射率為
其中 、 分別是介面兩側介質的折射率。
解題方法
材質的折射率為
水的折射率取 。代入單一面反射率公式:
第 9 題2 分
檢查隅角時,為有效觀察,會加上隅角鏡檢查,請問使用隅角鏡時加入生理食鹽水主要可降低下列何項光學特性,使得更容易觀察?
核心觀念
本題考查眼球隅角的光學界面與全反射。角膜與房水交界處的入射角度較大時,光線可能在角膜內發生全反射,無法直接由外界透出,因此難以看見隅角。隅角鏡檢查會以生理食鹽水填補隅角鏡與角膜之間的空隙,降低界面折射率差,減少全反射,使隅角影像能進入觀察者眼中。
解題方法
判斷重點是生理食鹽水如何改變光線在角膜表面的傳播。角膜折射率高於空氣;直接觀察時,角膜與空氣的折射率差大,容易在角膜—空氣界面發生全反射。加入生理食鹽水後,外側介質的折射率提高,與角膜更接近,臨界角增大,原先被全反射的光線較能透出,因而容易觀察隅角。
選項分析
第 10 題2 分
下列圖形中,球面圓柱透鏡的半徑是 ,則球面圓柱透鏡的屈光度(power)為何?
,
核心觀念
單一球面折射面的屈光力為
其中 是入射側折射率, 是透鏡側折射率;半徑 以公尺表示。依圖示光線由左向右行進,球面頂點的曲率中心在右側,因此 為正值。平面折射面的屈光力為 。
解題方法
圖中左側為曲面,折射率由 進入 的透鏡;曲率半徑為
因此曲面屈光力為
右側為平面,屈光力為 ,所以透鏡總屈光力為 。
選項分析
第 11 題2 分
造成入射眼球的光線發生散射(light scatter)的來源最不包括下列哪一項?
核心觀念
本題考眼內雜散光(straylight)與散射光的來源。光線進入眼球後,若被眼內介質散射,或經眼內表面反射而偏離原本成像路徑,便可能形成雜散光,降低視網膜影像的對比。
解題方法
先判斷各選項是否屬於眼內散射或反射的來源。周邊視網膜與脈絡膜的斜向反射、眼內表面間的多重反射,以及水晶體的散射,都可形成眼內雜散光。玻璃體則是透明的凝膠狀介質,正常狀態下對入射光的散射極少,因此是本題所問「最不包括」的項目。
選項分析
第 12 題2 分
下列何者不是減少配鏡時低阿貝數(Abbe value)鏡片引起色像差(chromatic aberration)的方法?
核心觀念
本題考低阿貝數鏡片造成的色像差,以及配鏡時如何減少周邊視線造成的彩色影像偏移。阿貝數 越低,材料的色散越大;鏡片周邊的斜向光線較容易產生橫向色像差,使配戴者感到色邊或影像不清。
解題方法
逐一判斷各選項是否能降低斜向視線或鏡片周邊的色像差。單眼瞳距可讓鏡片光學中心對準各眼瞳孔;適當的傾斜角與邊緣厚度管理,也有助於減少周邊視線或鏡片周邊帶來的色像差。頂點距離則不屬於降低色像差的配鏡方法;增加鏡片與眼睛的距離,反而會放大配戴者眼球轉動時的斜向視線效應。
選項分析
- (A) 使用較長的頂點距離:錯誤,為本題答案。 頂點距離是鏡片後表面至角膜頂點的距離。距離增加時,眼球轉動後的視線相對鏡片更偏斜,較容易經過離光學中心較遠的位置,增加周邊色像差。因此較長頂點距離不是減少色像差的方法。
第 13 題2 分
同一病患配眼鏡與隱形眼鏡度數之比較,下列敘述何者錯誤?
核心觀念
本題考查眼鏡與隱形眼鏡的頂點距離效應,也就是鏡片與角膜之間的距離改變時,鏡片在角膜平面產生的有效屈光力如何改變。
薄透鏡度數換算到不同平面,可用:
其中 為兩平面間的距離,單位為公尺。隱形眼鏡幾乎位於角膜上;眼鏡則與角膜保持一段頂點距離。
- 正度數(遠視矯正):鏡片離角膜愈遠,角膜平面的有效正度數愈低。
- 負度數(近視矯正):鏡片離角膜愈遠,角膜平面的有效負度數愈高;換成配鏡度數時,眼鏡所需的負度數絕對值會較隱形眼鏡小。
解題方法
以隱形眼鏡所在的角膜平面作比較基準。眼鏡鏡片位於角膜前方,因頂點距離而產生屈光力差異:
- 遠視矯正需正度數,眼鏡鏡片通常比隱形眼鏡度數低。
- 近視矯正需負度數,眼鏡鏡片的負度數絕對值通常比隱形眼鏡小。
因此,近視者若說「隱形眼鏡較眼鏡配的度數高」,若「高」指度數的代數值,方向不對:例如眼鏡 ,隱形眼鏡約需 ,代數值
第 14 題2 分
一透鏡第一焦距長為 ,透過光學中心上方 處觀看物體時,會產生多少稜鏡效應?
核心觀念
本題考驗透鏡的稜鏡效應與普倫提斯公式(Prentice’s rule):
其中 為稜鏡效應,單位為稜鏡度(); 為視線與光學中心的偏心距,單位須以公分表示; 為透鏡屈光力,單位為屈光度(D)。
第一焦距長 與屈光力的關係為 ,其中焦距以公尺表示。正透鏡的屈光力為正。
解題方法
已知第一焦距長 ,因此透鏡屈光力為
視線通過光學中心上方 ,偏心距為 。代入普倫提斯公式:
第 15 題2 分
下列何者不是瑞利散射之敘述?
核心觀念
瑞利散射是光遇到遠小於光波長的微粒時產生的散射,散射強度與波長的四次方成反比:
因此,短波長的藍光比長波長的紅光更容易被散射。瑞利散射也有角度分布,但不代表散射光只沿某個「獨特方向」傳播。
解題方法
先掌握瑞利散射的兩個判斷特徵:散射體尺寸遠小於波長;散射強度強烈依賴波長。再逐一比對選項,找出把瑞利散射誤述為具有特殊散射方向性的選項。
選項分析
(A) 散射光與光波長有關:正確。 瑞利散射強度與波長約呈 關係。波長愈短,散射愈強,因此藍光比紅光容易散射。
第 16 題2 分
手工中和鏡片度數時(hand neutralization),若手持圓柱鏡片 置於眼前,當透鏡與人眼的距離小於其焦距,觀察一條垂直線,不可能看到下列何種變化?
核心觀念
本題考手工中和鏡片時,鏡片側向移動所造成的影像移動方向,以及圓柱鏡片在不同子午線上的成像差異。
柱鏡的屈光力只作用於一個子午線,與其軸向平行的子午線屈光力為零。手持鏡片移動時,可用稜鏡效應判斷影像方向:負鏡片的基底朝向光學中心外側,影像偏向稜鏡頂端,因此在題目設定下,透過負鏡片觀察到的影像與鏡片移動方向相同。
解題方法
題目給的是 ,屬負柱鏡。其焦距大小為
題幹指定鏡片與眼睛的距離小於焦距,據此判斷手持負柱鏡的移動效應。沿柱鏡有屈光力的方向移動鏡片,影像隨鏡片同方向移動;沿柱鏡軸向移動時,因該方向沒有柱鏡屈光力,影像可近乎不移動。由於只有一個方向具有屈光力,線條不同部位的影像位移也可能不同,因而呈現傾斜。
選項分析
第 17 題2 分
空氣中,在一透鏡前 處有一點光源,若其光線形成的最小模糊圈(circle of least confusion)距離透鏡 ,下列何種鏡片組合不可能為此透鏡?
核心觀念
散光透鏡在兩個互相垂直的主子午線上有不同屈光力,點光源通過透鏡後會形成 Sturm 光錐。最小模糊圈位於兩個主子午線像的屈光度平均位置,因此應平均兩個子午線的像方會聚度,不能直接平均兩個像距。
空氣中物距為透鏡前 ,入射會聚度為
各主子午線的像方會聚度為 ,其中 是該子午線的透鏡屈光力。若最小模糊圈距透鏡 ,其像方會聚度約為
所以兩個主子午線的平均透鏡屈光力應約為
按選項數值取整,所需的平均屈光力為 。
解題方法
對負柱鏡處方 :
- 軸向子午線的屈光力為 。
- 與軸垂直的子午線屈光力為 。
- 兩主子午線屈光力的平均值,也就是處方的等效球面度,為 。
逐項計算等效球面度,再加上物方會聚度 ,即可得到最小模糊圈的像方會聚度。題目給的 對應約 ,因此等效球面度須為 。
選項分析
(A) :不可能
兩主子午線屈光力為 與 ,平均為
第 18 題2 分
有關光經過平面之折射定律及反射定律,下列何者錯誤?
核心觀念
本題考平面界面上的折射定律與反射定律。入射角、反射角及折射角,都是光線與界面法線的夾角;角度不是以界面本身為基準。
折射遵守史涅耳定律:
其中 分別為兩側介質的折射率, 為入射角, 為折射角。反射則遵守反射定律:入射角等於反射角,且入射光、反射光與法線共面。
解題方法
逐一核對各選項是否符合光線方向、共面關係及角度定義。題幹指定官方答案為 D;依反射定律的標準用語,D 將反射角誤稱為折射角,因而錯誤。
選項分析
(A) 正確。 入射光與折射光分居法線兩側,且與法線位於同一入射面內。
第 19 題2 分
未鍍膜的樹脂透鏡(),約有多少百分比的入射光線,可通過其前表面不被反射?
核心觀念
本題考未鍍膜透鏡前表面的反射率與透射率。光線由空氣進入樹脂時,兩介質折射率不同,部分光會在界面反射。正入射時,反射率為
其中 是入射介質(空氣)的折射率, 是透鏡材料的折射率。忽略吸收時,未被反射而通過前表面的比例為 。
解題方法
取空氣折射率 ,樹脂折射率 :
第 20 題2 分
承上題,若該未鍍膜的樹脂透鏡()需要鍍抗反射膜,請問該薄膜的折射率約為何?
核心觀念
單層抗反射膜的設計,需同時考慮兩個界面反射光的振幅與相位。正入射時,若薄膜厚度為四分之一波長,兩界面反射光的相位差可達半波長;要使兩束反射光振幅相等、互相抵消,薄膜折射率應為透鏡與外界介質折射率的幾何平均:
其中 為薄膜折射率、 為外界介質折射率、 為透鏡折射率。
解題方法
題目承接前題,已知未鍍膜樹脂透鏡折射率 。透鏡在空氣中使用,取 ,代入最佳單層抗反射膜的折射率條件:
因此薄膜折射率約為 。
選項分析
第 21 題2 分
有一散光眼患者,其兩個軸位之屈光度(principal powers)分別為 與 ,此眼球之影像聚散度為 ,其光學十字處方應為:
核心觀念
本題考散光眼兩個主子午線的屈光度與影像聚散度,如何換算成柱鏡處方。每個子午線所需的矯正鏡片度數,等於目標影像聚散度減去該子午線的眼球屈光度:
柱鏡軸位上的柱鏡度數為 ;與軸位垂直的子午線,則承受全部柱鏡度數。
解題方法
逐一計算兩個主子午線所需的鏡片度數:
因此,矯正鏡片在 子午線為 ,在 子午線為 。以負柱鏡表示時,令 為軸位,球鏡為 ;柱鏡需使垂直的 子午線再增加 :
故處方為 。
選項分析
- **(A) :錯誤。
第 22 題2 分
有一原頂點距離為 的處方為 ,若將頂點距離調整為 ,則此處方改變後最接近下列哪一鏡片度數?
核心觀念
眼鏡處方的頂點距離改變時,鏡片度數需依薄透鏡頂點距離換算。將正度數鏡片移近眼睛,為維持相同的眼前屈光效果,所需鏡片度數會增加。
以子午線度數 表示,頂點距離由 改為 時:
其中距離以公尺表示,度數以屈光度(D)表示。
解題方法
原處方為 ,原頂點距離為 ,新頂點距離為 ,因此鏡片向眼睛移近 。
正柱鏡處方需先換算兩主子午線度數:
- 軸位 子午線:
- 與軸位垂直的 子午線:
分別換算頂點距離:
換回正柱鏡表示法:
第 23 題2 分
關於此透鏡系統的光束聚散度敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
本題考查透鏡在不同子午面的屈光力,以及透鏡對光束聚散度的影響。依圖示,垂直子午面的屈光力為 ,水平子午面的屈光力為 。
透鏡後的光束聚散度可用下式計算:
其中 是入射光束聚散度, 是該子午面的透鏡屈光力。無窮遠物點的入射光為平行光,聚散度為 ;距離透鏡 的點光源,其入射光束向外發散,聚散度為 。
解題方法
先依圖判讀兩個子午面的屈光力,再將入射光束聚散度與相應子午面的屈光力作代數相加。
- 無窮遠點光源:。垂直子午面通過透鏡後為 ;水平子午面為 。
- 遠的點光源:。垂直子午面通過透鏡後為 。
因此, 遠的點光源通過垂直子午面後,聚散度是 ,不是 。
選項分析
第 24 題2 分
散光度數可依空間維度再細分為兩個向量 及 。則 鏡片的 及 的值分別為何?
核心觀念
本題考「散光向量」(power vector),將柱鏡度數分解為 與 兩個分量。若處方以正柱鏡表示,柱鏡度數為 、軸度為 ,則:
球鏡度數不影響這兩個散光分量;本題只需使用 中的柱鏡度數與軸度。
解題方法
代入 、:
第 25 題2 分
一鏡片處方為 ,若選擇以負圓柱鏡型式(minus cylinder form)製作,基弧(base curve)為 ,則鏡片前、後表面弧度下列何者正確?
核心觀念
本題考驗光處方轉換成鏡片前、後表面屈光力的分配。鏡片的處方屈光力等於前表面與後表面屈光力的代數和:
基弧指定為前表面屈光力;採負圓柱鏡型式時,先將處方寫成負柱鏡,再依各主子午線分配表面屈光力。
解題方法
題目給定處方為 。轉成負柱鏡形式時,球鏡加上柱鏡,柱鏡改變正負號,軸度轉 :
因此兩個主子午線的處方屈光力為:
- 軸度 :柱鏡軸方向不受柱鏡影響,屈光力為 。
- 軸度 :與柱鏡軸垂直,屈光力為 。
基弧為 ,也就是前表面在兩個主子午線皆為 。後表面屈光力由「處方屈光力減前表面屈光力」求得:
第 26 題2 分
一透鏡前、後表面屈光力分別為 、,中心厚度為 ,折射率為 ,其後頂點屈光力為多少?
核心觀念
本題考透鏡的後頂點屈光力。厚透鏡的後頂點屈光力會受中心厚度與透鏡折射率影響,不能直接將前、後表面屈光力相加。
公式為:
其中 為前表面屈光力、 為後表面屈光力、 為中心厚度(以公尺表示)、 為透鏡折射率。
解題方法
題目給定:
代入公式:
依此厚透鏡公式計算,結果約為 ,與選項不符。官方答案指定為 D();此答案可由常見的簡化近似式 得到:
第 27 題2 分
下列處方都代表相同的光學效果,何者例外?
核心觀念
本題考驗光度數的主子午線表示法與散光處方的轉置。柱鏡(DC)的軸向是沒有柱鏡作用的子午線;柱鏡度數的作用方向與軸向垂直。球柱處方可用兩個主子午線的屈光力表示:
- 沿柱鏡軸向的屈光力:球鏡度數。
- 沿垂直柱鏡軸向的屈光力:球鏡度數加柱鏡度數。
兩個處方光學效果相同,須在相同方向的主子午線上具有相同屈光力。
解題方法
逐一把處方改寫成 與 兩個子午線的屈光力:
-
(A) 子午線:; 子午線:。
-
(B) 子午線:; 子午線:。
-
(C) 在 子午線無柱鏡作用,在 子午線為 。 在 子午線無柱鏡作用,在 子午線為 。 合併後:、。
第 28 題2 分
患者配戴眼鏡處方為 ,頂點距離為 ,想要改戴球面度數(無散光)的隱形眼鏡,則改成下列何種隱形眼鏡處方比較適合?
核心觀念
眼鏡轉換為隱形眼鏡時,須考慮眼鏡鏡片與角膜之間的頂點距離。負鏡片移近角膜後,所需度數的絕對值會減小。處方有散光但隱形眼鏡只選球面度數時,先取球面等效度數:
再將此度數依頂點距離換算至角膜平面:
其中 以公尺為單位。
解題方法
眼鏡處方為 ,其球面等效度數為:
頂點距離 。換算至角膜平面:
第 29 題2 分
下圖光學十字之處方度數為何?
光學十字: 軸向為 , 軸向為 。
核心觀念
光學十字標示兩個互相垂直子午線上的屈光力。本題 子午線為 , 子午線為 。
在柱鏡處方中,柱鏡軸向上的屈光力等於球鏡度數;與軸向垂直的子午線屈光力,則等於球鏡度數加上柱鏡度數。
解題方法
先用負柱鏡表示:令軸向沿 ,因此球鏡度數取 子午線的屈光力:
柱鏡度數為另一子午線與軸向子午線的屈光力差:
所以負柱鏡處方為 。
轉換成正柱鏡時,球鏡加上柱鏡,柱鏡正負號改變,軸向轉 :
因此等價處方為 。
選項分析
第 30 題2 分
根據 Prentice’s rule,若一眼睛透過處方 的鏡片,觀看眼前方 處的目標物,則當視線往內偏移鏡片中心 時會產生多少稜鏡度?
核心觀念
本題考驗 Prentice’s rule(普倫蒂斯定律):視線未通過鏡片光學中心時,會產生稜鏡效應,其大小為
其中, 為稜鏡度, 為視線偏離光學中心的距離(以公分計), 為該方向上的鏡片屈光力(以屈光度計)。
散光鏡片的屈光力會隨方向不同而改變,因此要使用與視線偏移方向相對應的子午線屈光力。
解題方法
處方為 。換算兩主子午線屈光力:
- 子午線上,柱鏡軸向為 ,柱鏡不產生屈光力,故屈光力為 。
- 子午線上,柱鏡屈光力全部作用,故屈光力為 。
「往內偏移」是水平方向偏移,採用 子午線上的屈光力 。偏移量 ,代入 Prentice’s rule:
第 31 題2 分
一患者右眼的稜鏡處方為 ,若要使用稜鏡合成的方式來矯正患者,需要下列何者的搭配?()
核心觀念
稜鏡可分解為水平與垂直分量。稜鏡方向以稜鏡底(base)指向表示; 代表底向方位角 。依本題角度慣例,這個方向可分解成向左與向上的分量,因此分別是 (底向內)與 (底向上)。
解題方法
將 沿水平、垂直方向分解。兩軸與原稜鏡方向形成 ,每一分量為:
因此,水平分量為 ,垂直分量為 。兩者合成後,大小為:
選項分析
第 32 題2 分
謝先生遠用處方為右眼度數 ;左眼度數為 ,光學中心與瞳孔距離皆為 。若用此眼鏡看近時,近用瞳孔距離為 ,其產生的稜鏡效應為何?
(BO:base out;BI:base in)
核心觀念
本題考「移心鏡片產生的稜鏡效應」,使用普倫提斯公式:
其中 為稜鏡度數(), 為視線通過點與鏡片光學中心的距離(公分), 為鏡片屈光力(屈光度)。凹透鏡造成的稜鏡底方向與視線偏離光學中心的方向相反。
解題方法
遠用瞳距為 ,近用瞳距為 ,兩眼瞳孔合計向內移動 ,因此每眼向內移動:
左右眼鏡片皆為凹透鏡。各眼視線在近用時通過光學中心的鼻側,因此每眼產生底朝鼻側(BI)的稜鏡效應。
右眼:
左眼:
雙眼合計:
第 33 題2 分
Snellen chart 之視力為 的患者,其萬國視力、最小分辨角及 logMAR 值分別為多少?(,,,)
核心觀念
本題考驗 Snellen 視力、萬國視力、最小分辨角(MAR)與 logMAR 之間的換算。
- Snellen 視力 表示視力檢查距離為 公尺,患者只能辨認正常視力者在 公尺處可辨認的視標。
- 萬國視力為 Snellen 視力分數的數值。
- 最小分辨角(MAR)是視力值的倒數;視力越差,MAR 越大。
- 為 MAR 取常用對數,也可由視力值計算:。
解題方法
先將 Snellen 視力化為小數視力:
再取其倒數,得到最小分辨角:
最後計算 logMAR:
因此三者依序為 、、。
第 34 題2 分
有關 Purkinje 影像的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
本題考驗 Purkinje 影像(Purkinje images)的成像性質、調節時水晶體前表面的變化,以及角膜反射影像的應用。
眼球光學系統中,通常可辨認四個 Purkinje 影像:
- Purkinje I:由角膜前表面反射形成,為正立虛像。
- Purkinje II:由角膜後表面反射形成,為正立虛像。
- Purkinje III:由水晶體前表面反射形成,為正立虛像。
- Purkinje IV:由水晶體後表面反射形成,為倒立實像。
解題方法
逐項核對影像的形成界面與性質,再判斷各影像的應用。斜視角度的常用測量方法,是觀察角膜反光點相對於瞳孔中心的位置,使用的是角膜前表面形成的 Purkinje I 影像;Purkinje II 不是此項測量的標準反光影像。
選項分析
第 35 題2 分
一個簡化眼的總屈光力為 ,剛好被眼前 處的 鏡片完全矯正,則此眼球的眼軸長為何?
核心觀念
本題考簡化眼的共軛焦點與頂點距離換算。鏡片位於角膜前 ,因此不能直接把眼前鏡片度數當成角膜平面的屈光不正;須先換算到角膜平面,再用簡化眼的屈光公式求眼軸長。
簡化眼的成像關係為:
其中 為眼的總屈光力, 為入射至眼的物方 vergence, 為像方 vergence, 為眼內像方折射率, 即眼軸長。
解題方法
眼前 鏡片矯正遠方物體時,鏡片使平行光形成虛像,虛像距鏡片:
鏡片至角膜距離為 ,所以虛像距角膜為 。到達角膜的入射 vergence 為:
眼的像方 vergence 因而為:
依本題簡化眼採用的眼內折射率 ,眼軸長為:
第 36 題2 分
某光源位於角膜前表面 ,假設角膜前表面的半徑為 ,其 Purkinje I 影像的位置,在角膜後幾 ?
核心觀念
Purkinje I 影像是角膜前表面的鏡面反射像。角膜前表面可視為凸面球面鏡,曲率半徑為 時,球面鏡的焦距為 ;凸面鏡形成的影像為正立、虛像,位於角膜後方。
解題方法
依球面鏡公式計算影像位置。採用實物距離 、凸面鏡焦距 的符號約定,題目給定:
先將物距換成毫米:。由球面鏡公式
可得
因此
負號表示影像在角膜前表面後方,影像距離約為 。
第 37 題2 分
一個病患的眼鏡()相對瞳孔中心往鼻側位移了 ,往下方位移 。這時將引起多少稜鏡效應?
核心觀念
本題考驗普氏定律(Prentice’s Rule):鏡片光學中心與視線位置不重合時,會產生稜鏡效應。稜鏡度大小為
其中 為稜鏡度, 為偏心量(公分), 為該方向的屈光力(屈光度)。
解題方法
處方為 ,即軸向 的子午線屈光力為 D,與軸向垂直的 子午線屈光力為 D。
眼鏡往鼻側移位 mm 會造成水平偏心,但軸向 的柱鏡在水平子午線上的屈光力為 D,因此不產生水平稜鏡效應。
眼鏡往下移位 mm,對應垂直方向偏心 cm。垂直子午線屈光力為 D,因此:
負柱鏡在此垂直偏心下,底朝下,產生 稜鏡度 BD。題目所列官方答案為 C(BU),與上述按「眼鏡相對瞳孔中心往下移」的幾何方向判讀不一致:若偏心量按視線相對光學中心計算,視線在光學中心上方,經負屈光力子午線產生的方向應為 B
第 38 題2 分
一般正常人眼,每增加 眼軸長度,大約會改變多少屈光度?
核心觀念
本題考眼軸長度改變對眼屈光狀態的影響。正常眼軸約為 ;眼軸變長時,視網膜相對向後移,平行光的焦點落在視網膜前方,形成近視,因此屈光度變化為負值。
解題方法
眼軸變化與屈光度變化可用近似關係估算:
其中 為眼軸長度(以毫米表示), 為眼軸變化量(以毫米表示), 的單位為屈光度。正常眼軸取 ,每增加 :
這是簡化的幾何光學估算;考題採用的臨床經驗近似值約為每增加 眼軸長度,近視增加 ,故屈光度改變約為 ,選 **
第 39 題2 分
下列敘述何者錯誤?
核心觀念
本題考驗眼睛調節時,水晶體形狀與屈光力的變化。看近物時,睫狀肌收縮、懸韌帶張力降低,水晶體變厚、前表面曲率增加,屈光力提高;看遠物、放鬆調節時,懸韌帶張力增加,水晶體較扁平,屈光力較小。
解題方法
先判斷注視距離,再對照水晶體的形狀與屈光力:
- 看近、調節:水晶體前表面較彎曲,屈光力提高。
- 看遠、放鬆調節:水晶體前表面較平,屈光力較小。
題目問「何者錯誤」,因此找出與上述關係矛盾的選項。
選項分析
第 40 題2 分
一位未矯正的 近視眼,若要看清楚距離眼前 的物體時,需要做多少調節力?
核心觀念
近視眼的遠點在眼前。未矯正近視眼要看清物體,物體須落在遠點以內,並由眼睛調節使影像清晰。調節需求可由物體的屈光度與遠點屈光度之差求得:
其中 以公尺計, 的單位為屈光度(D)。
解題方法
物體距眼前 ,其屈光度約為:
未矯正 近視眼的遠點屈光度為 。因此,從遠點調節到物體所在位置所需的調節力為:
選項分析
第 41 題2 分
一位配戴雙焦眼鏡的老花眼患者有 的近視且已完全矯正,其總景深為 。該患者透過雙焦近附加子片觀看時,清晰的範圍介於 到 。若患者沒有配戴眼鏡時,調節近點為何?
核心觀念
本題考驗近用時的屈光度換算、眼鏡度數造成的近用需求,以及「總景深」與「調節範圍」的關係。近用距離 (公尺)所對應的屈光度為 ;總景深表示清晰範圍近、遠兩端的屈光度差。
患者近視已完全矯正,透過雙焦近附加子片觀看時,清晰範圍的屈光度差就是眼睛可提供的調節範圍。
解題方法
先將兩個清晰距離換算成屈光度:
因此,透過近附加子片時的清晰屈光範圍為 至 ,屈光度差為:
其中包含總景深 ,所以患者的調節幅度為:
未戴眼鏡時,患者有 近視。遠點屈光度為 ,加上調節幅度 ,未戴眼鏡時的近點屈光度為:
第 42 題2 分
眼睛調節作用的兩個因素是:
核心觀念
眼睛調節是指眼睛改變屈光力,使不同距離的物體都能清晰成像於視網膜。近距離注視時,睫狀肌收縮,使懸韌帶張力減少,水晶體因而變凸、屈光力增加;遠距離注視時則相反。
調節能力主要取決於兩項因素:水晶體的可塑性,以及睫狀肌的收縮力量。前者使水晶體能改變形狀,後者則提供促成形狀改變的肌肉力量。
解題方法
抓住調節的核心機制:眼睛是藉由睫狀肌作用,使水晶體曲率與屈光力改變。因此,正確選項應同時提到能改變形狀的水晶體特性,以及驅動調節的肌肉力量。
選項分析
第 43 題2 分
三位分別為正視眼、近視 及遠視 的 歲成年人,假設每人的調節力均為 ,他們的調節近點(near point of accommodation)依序分別為多少?
核心觀念
本題考「調節近點」(near point of accommodation):眼睛使用全部調節力時,能看清楚的最近距離。計算時要把屈光不正納入:近視眼看遠處不需調節,遠視眼看遠處則須先耗用部分調節力。
令調節力為 ,球面屈光度為 (近視為負、遠視為正),則近點所需的物距屈光度為:
當 時,近點距離為 公尺。
解題方法
逐一代入三人的屈光度:
-
正視眼:,所以 。 。
-
近視 :,所以 。 對應無窮遠,故近點為無窮遠。
-
遠視 :,所以 。
第 44 題2 分
當眼鏡鏡片有傾斜或鏡框彎弧時,會誘發球面及柱面屈光力,這是哪一類型的像差?
核心觀念
本題考的是眼鏡鏡片傾斜或鏡框彎弧所引起的斜向像散(oblique astigmatism)。鏡片斜置或彎弧配戴時,光線可能以斜向入射鏡片,產生額外的球面與柱面屈光力,改變眼前的屈光狀態。
解題方法
題幹已指出兩個關鍵線索:「鏡片有傾斜或鏡框彎弧」以及「誘發球面及柱面屈光力」。依此辨認為斜向像散:斜向觀察或入射會使不同方向的光線呈現不同屈光力,因此可同時出現球面與柱面屈光成分。
選項分析
- (A) 球面像差:錯誤。 球面像差是球面光學面上,近軸光線與周邊光線聚焦位置不同所造成的像差;並非鏡片傾斜或鏡框彎弧所誘發的球柱屈光力。
第 45 題2 分
有關彗星像差(coma)的敘述,何者錯誤?
核心觀念
彗星像差(coma)是離軸像差的一種。物點位於光軸外,或光束傾斜於光軸時,來自透鏡不同口徑區域的光線會聚在不同位置,形成彗星狀的模糊像。彗星像差的大小會受到光束口徑(光束寬度)影響;在其他條件相同時,光束越寬,經過透鏡周邊的光線越多,彗星像差通常越明顯。
彗星像差可依彗星狀像的方向分為正彗星像差與負彗星像差;透鏡曲率(弧度)等光學設計參數也可用來控制或減少像差。
解題方法
判斷各選項是否符合彗星像差的成因與特性。題目問「何者錯誤」,因此找出與彗星像差性質相反的敘述:光束寬度會影響像差大小,所以「光束的寬度不會影響像差大小」錯誤。
選項分析
第 46 題2 分
欲測量眼睛的總像差應使用何種儀器?
核心觀念
本題考查眼睛像差的測量工具。眼睛的總像差是光線通過整個眼球光學系統後,實際波前相對於理想波前的偏差,包含低階像差(如近視、遠視、散光)與高階像差(如彗差、球面像差)。
波前感測儀可量測眼內出射波前的形狀,再分析其相對於理想波前的差異,因此能評估整體眼球光學系統的像差。
解題方法
看到題幹問「眼睛的總像差」,要抓住「總」字:題目要的是整個眼球光學系統的像差,而非單獨測量角膜形狀、屈光度或眼球組織結構。能直接分析整體波前偏差的儀器是波前感測儀。
選項分析
第 47 題2 分
有關眼的色像差(chromatic aberration)的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
眼的色像差來自不同波長的光在眼內折射程度不同、焦點位置也不同,分為縱向色像差與橫向色像差:
- 縱向色像差(longitudinal/axial chromatic aberration):不同波長的焦點沿光軸前後分開,通常以屈光度差表示。
- 橫向色像差(lateral/transverse chromatic aberration):不同波長的成像位置在視網膜上橫向分開,常表現為影像邊緣出現色邊。
人眼可適應色像差造成的部分視覺影響;外加鏡片也會產生色像差,其大小與鏡片屈光度、色散及視線通過鏡片的位置等因素有關。
解題方法
先辨認各選項是否符合色像差的基本特性。關鍵在於區分縱向與橫向色像差,並檢查選項 (C) 對鏡片度數設定的門檻是否合理:橫向色像差並非只有超過特定的高屈光度才會產生。
選項分析
第 48 題2 分
有關眼的球面像差(spherical aberration)的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
球面像差是指同一光學系統中,通過不同高度的光線無法聚焦於同一位置。眼的周邊光線通常比近軸光線更早聚焦,屬於正球面像差;瞳孔放大時,更多周邊光線進入眼內,球面像差的影響也會增加。
近視雷射手術削切角膜中央,使中央曲率變平,可能增加角膜的正球面像差。因此,「近視雷射手術後,球面像差會減少」不符合典型趨勢。
解題方法
先辨認各選項描述的典型球面像差特徵:光線聚焦位置、瞳孔大小的影響、檢影反射,以及近視雷射術後的變化。前三項符合常見的眼球光學現象;第四項把術後球面像差的變化方向寫反,因此選 D。
選項分析
(A) 周邊的光線是正的球面像差:正確。 眼的周邊光線通常較近軸光線更早聚焦,呈現正球面像差。也就是說,周邊光線與近軸光線的焦點位置不同,因而無法形成單一清晰焦點。
第 49 題2 分
某患者有一個位在角膜前 的真實遠點(real far point),假設頂點距離為 ,其遠視力眼鏡鏡片的矯正度數為多少?
核心觀念
本題考查遠點矯正及頂點距離換算。眼鏡鏡片須使來自無限遠的平行光經折射後,形成患者眼睛遠點的虛像。因此,矯正鏡片的後頂焦度等於遠點相對於鏡片所在平面的倒數;遠點位置須以鏡片平面為基準,而非直接以角膜為基準。
解題方法
患者的真實遠點在角膜前 ,眼鏡鏡片位於角膜前 。因此,遠點距離鏡片為:
遠點位於鏡片前方,鏡片需將平行光會聚於此前方的實焦點,故鏡片為正透鏡:
因此矯正度數為 。選項 C 標示為 ,與由題目「真實遠點在眼前」推得的正負號不一致;但依題目指定的官方答案,應選 C。此題選項的度數正負號可能有爭議:若「角膜前」表示遠點在眼睛前方,且眼鏡鏡片位於角膜前 ,則按一般符號慣例應為 ,而非 。
選項分析
第 50 題2 分
當 的鏡片從瞳孔中心朝鼻側偏移 ,合併朝上側偏移 ,在水平面和垂直面會產生多少稜鏡效應?
核心觀念
本題考驗鏡片偏心時的稜鏡效應,使用普倫蒂斯公式:
其中, 為稜鏡度, 為偏心距(公尺), 為偏心方向上的屈光力(屈光度)。柱鏡的屈光力會隨方向而異,因此水平與垂直面須分別計算。
解題方法
處方為 。柱鏡軸位 是無屈光力方向,垂直於軸位的 子午線則有 柱鏡力。因此:
- 水平子午線屈光力:
- 垂直子午線屈光力:
鏡片朝鼻側偏移 ,朝上偏移 。
水平面的稜鏡效應大小為: