113 驗光人員高等考試 驗光師 視覺光學 考古題詳解

113 年・驗光人員・高等考試・驗光師
試題代碼 視覺光學

第 1 題2 分

下列關於水晶體的敘述何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考水晶體的老化變化、表面形狀與曲率半徑,以及眼內各介質的折射率關係。

曲率半徑 rr 越長,代表表面越平坦;曲率半徑越短,表面越彎曲。水晶體隨年齡增長會變厚、變硬,形狀與內部折射率分布也會改變。

解題方法

先判斷各敘述是否符合水晶體的解剖與光學特性,尤其注意選項 (A) 把「變厚」與「曲率半徑變長」並列。老化時水晶體中心厚度增加,但其前、後表面曲率半徑並非因此一概變長;以命題所採用的水晶體老化變化描述,(A) 的曲率半徑敘述錯誤,因此選 (A)。

選項分析

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第 2 題2 分

一物體置於薄透鏡前 18 cm18\ \text{cm} 處,成像位於透鏡前 6 cm6\ \text{cm} 處,此透鏡的焦距為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考薄透鏡成像公式與物像距離的正負號判定。採用「實物、實像為正;虛像為負」的符號約定:

  • 物體在透鏡前 18 cm18\ \text{cm},為實物,物距 u=+18 cmu=+18\ \text{cm}。
  • 成像在透鏡前 6 cm6\ \text{cm},像與物在透鏡同側,為虛像,像距 v=−6 cmv=-6\ \text{cm}。

薄透鏡公式為:

1f=1u+1v\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}

解題方法

代入物距與像距:

1f=118+1−6=118−318=−19\frac{1}{f}=\frac{1}{18}+\frac{1}{-6} =\frac{1}{18}-\frac{3}{18} =-\frac{1}{9}

因此:

f=−9 cmf=-9\ \text{cm}
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第 3 題2 分

假設一患者為順性散光,且散光全來自眼角膜,下列敘述何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考順性散光的兩個主子午面、角膜曲率與屈光力的關係,以及散光眼形成的兩條焦線。順性散光的角膜垂直子午面較陡、屈光力較強;水平子午面較平坦、屈光力較弱。兩主子午面互相垂直,相差 90∘90^\circ。

眼睛的總屈光狀態還會受球面屈光度影響,因此僅知道是順性散光,不能判定兩條焦線各自在視網膜前或後。

解題方法

先依順性散光判定角膜兩主子午面的陡峭程度,再檢視鏡片處方所代表的兩個主子午面屈光力。最後判斷焦線位置時,須考慮整體屈光狀態;散光類型本身不足以決定焦線相對於視網膜的位置。

選項分析

(A) 散光的兩個子午面相差 90∘90^\circ:正確。 規則散光的兩個主子午面互相垂直,因此相差 90∘90^\circ。

(B) −2.00DS/+1.00DC×90-2.00\text{DS}/+1.00\text{DC}\times90 有可能是此病患的眼鏡:正確。

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第 4 題2 分

若將眼球視為單一屈光表面,眼球內折射率為 1.3331.333,根據眼成像關係,下列何組眼軸長與屈光力之搭配非正視眼?

這一題的完整詳解

核心觀念

將眼球視為單一屈光表面時,正視眼的視網膜位於該表面的像方焦點上。若眼內折射率為 n′n'、眼軸長為 ll、屈光力為 FF,正視條件為:

l=f′=n′Fl=f'=\frac{n'}{F}

其中 f′f' 是像方焦距。計算時須將屈光力以屈光度(m−1\text{m}^{-1})代入,所得焦距單位為公尺。

解題方法

已知 n′=1.333n'=1.333。逐一依各選項的屈光力計算正視眼所需眼軸長:

l正視=1.333Fl_{\text{正視}}=\frac{1.333}{F}

再將計算值與題目給的眼軸長比較;兩者相符即為正視眼,不相符則為非正視眼。

選項分析

  • (A) 22.98 mm22.98\ \text{mm}、+58.0DS+58.0\text{DS}

l正視=1.33358.0×1000≈22.98 mml_{\text{正視}}=\frac{1.333}{58.0}\times 1000\approx 22.98\ \text{mm}

與題目所給眼軸長相符,屬正視眼,故此項錯誤。

  • (B) 22.22 mm22.22\ \text{mm}、+60.0DS+60.0\text{DS}
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第 5 題2 分

關於戴眼鏡或隱形眼鏡影像的放大率,下列敘述何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考眼鏡與隱形眼鏡矯正屈光不正時的影像大小變化。判斷時須分清楚近視、遠視的成因是「軸性」或「屈光性」,並考慮矯正鏡片的位置:

  • 眼鏡位於角膜前方,鏡片的頂點距離會影響影像大小。負鏡片會使影像縮小,正鏡片會使影像放大;度數愈高、頂點距離愈大,影響通常愈明顯。
  • 隱形眼鏡貼近角膜,頂點距離效應較小。對相同屈光不正而言,軸長或眼球光學結構的差異仍會造成視網膜影像大小差異。

解題方法

以正視眼作比較基準,分別看屈光不正的成因和矯正鏡片:

  1. 軸性近視的眼軸較長,視網膜位置較後;用眼鏡矯正時,負鏡片的縮小效應可部分抵銷眼軸較長所帶來的影像大小差異,因此影像大小較接近正視眼。
  2. 屈光性遠視的眼軸並非較短,而是眼球屈光力不足;以正鏡片矯正時,鏡片會產生放大效應。因此「影像大小比較不會改變」的說法不成立。

選項分析

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第 6 題2 分

CR39 鏡片黃光折射率為 1.51.5、藍光折射率為 1.504601.50460、紅光折射率為 1.495981.49598,鏡片屈光度為 +10.00 D+10.00\ \text{D},於鏡片中心上方 1.2 mm1.2\ \text{mm} 處產生之橫向色像差(lateral chromatic aberration)為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查橫向色像差。不同波長的光在鏡片中的折射率不同,因此同一鏡片對藍光與紅光的屈光力不同;光線通過偏離光學中心的位置時,兩種顏色產生的稜鏡效應也不同。兩者稜鏡效應的差值,就是橫向色像差。

稜鏡度可用 Prentice 定律計算:

P=cFP=cF

其中 PP 為稜鏡度、cc 為偏心距(公分)、FF 為屈光力(D)。因此:

橫向色像差=c∣F藍−F紅∣\text{橫向色像差}=c\left|F_{\text{藍}}-F_{\text{紅}}\right|

在鏡片表面形狀相同時,屈光力與折射率差成正比,故可由黃光屈光度換算藍、紅光屈光度。

解題方法

鏡片中心上方 1.2 mm1.2\ \text{mm} 的偏心距為:

c=1.2 mm=0.12 cmc=1.2\ \text{mm}=0.12\ \text{cm}

以黃光折射率 ny=1.5n_y=1.5、黃光屈光度 Fy=+10.00 DF_y=+10.00\ \text{D} 為基準,藍光與紅光屈光度分別為:

F藍=Fyn藍−1ny−1=10.001.50460−11.5−1=10.092 DF_{\text{藍}}=F_y\frac{n_{\text{藍}}-1}{n_y-1} =10.00\frac{1.50460-1}{1.5-1} =10.092\ \text{D} F紅=Fyn紅−1ny−1=10.001.49598−11.5−1=9.9196 DF_{\text{紅}}=F_y\frac{n_{\text{紅}}-1}{n_y-1} =10.00\frac{1.49598-1}{1.5-1} =9.9196\ \text{D}
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第 7 題2 分

驗光時紅綠平衡屈光術是利用何種像差原理?

這一題的完整詳解

核心觀念

紅綠平衡屈光術(red-green duochrome test)利用眼睛對不同波長光線的縱向色像差。眼的屈光系統會使短波長的綠光與長波長的紅光聚焦在不同位置;一般而言,綠光焦點較靠近角膜,紅光焦點較遠離角膜。這種沿光軸方向的焦點差異,就是縱向色像差。

解題方法

判斷關鍵是看紅、綠兩色造成的焦點差異發生在哪個方向。紅綠平衡比較的是紅光與綠光經眼屈光系統折射後,哪一色的視標較清晰;調整球面鏡片,使兩色視標清晰度相近,即達到紅綠平衡。

這項測試所利用的是不同波長光線的焦點前後位置不同,因此對應縱向色像差,而非像點在視網膜平面上的左右或上下位置差異。

選項分析

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第 8 題2 分

硬式隱形眼鏡(rigid contact lens)的配戴,可藉由中和(neutralize)下列哪個部位的光線折射,以降低眼睛的球面像差(ocular spherical aberration)?

這一題的完整詳解

核心觀念

硬式隱形眼鏡配戴後,鏡片與角膜前方淚液共同形成新的屈光介面。淚液填補鏡片與角膜之間的空隙,可減少角膜前表面不規則或周邊曲率變化所造成的折射差異,因而降低角膜前表面的球面像差。

球面像差是指同一球面光學面的中央光線與周邊光線具有不同的折射能力,折射後未聚焦於同一位置。角膜前表面是眼球屈光系統的重要折射面,也是硬式隱形眼鏡可透過淚液層加以中和的主要部位。

解題方法

辨認硬式隱形眼鏡的「中和」作用對應哪個眼球表面:鏡片和角膜之間的淚液層,能填補角膜前表面的曲率差異,使該表面的折射效果較規則。因此,本題所問的是角膜前表面,而非角膜內部組織、角膜後表面或水晶體。

選項分析

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第 9 題2 分

有關鏡片色像差(chromatic aberration)的敘述,下列何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

鏡片色像差是白光通過鏡片後,不同波長的光因折射率不同而產生的成像差異。波長不同會使鏡片的折射力有所差異;依成像位置與方向,可分為:

  • 軸性色像差(axial 或 longitudinal chromatic aberration):不同顏色的像落在不同的軸向位置。
  • 橫向性色像差(transverse 或 lateral chromatic aberration):不同顏色的像在像面上產生橫向位置差異。

阿貝數 VV 表示材料的色散程度,常用公式為:

V=nd−1nF−nCV=\frac{n_d-1}{n_F-n_C}

其中 ndn_d、nFn_F、nCn_C 分別是材料對應特定光譜線的折射率。阿貝數越高,色散通常越小。

解題方法

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第 10 題2 分

下列關於折射的敘述,何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查折射定律、折射率與色散。

折射定律為

n1sin⁡θ1=n2sin⁡θ2,n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2,

其中 nn 為折射率,θ\theta 為光線與法線的夾角。折射率與光速的關係為 n=c/vn=c/v;同一介質中,不同波長的光可能有不同折射率,因此也有不同的傳播速度,這種現象稱為色散。

一般透明介質在可見光範圍呈正常色散:波長越短,折射率越大。光由高折射率介質射向低折射率介質時,若入射角超過臨界角,會發生全反射。

解題方法

逐項依折射定律判斷光線偏折方向,再檢查波長與折射率的關係。注意「光密、光疏」是依折射率大小區分:光密介質的折射率較大,光疏介質的折射率較小。

選項分析

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第 11 題2 分

有關色散(dispersion)基本概念之敘述,下列何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考「色散」與人眼色像差。光在眼內介質中的折射率會隨波長改變,稱為色散。正常色散下,波長愈短,折射率愈大;因此藍光比紅光折射得更明顯,進而造成不同顏色的光無法聚焦在同一位置,形成色像差。

人眼對不同波長的明視相對亮度,則以明視光譜光視效率函數 V(λ)V(\lambda) 表示。

解題方法

先判斷折射率與波長的關係,再檢查選項是否符合正常色散:波長增加時,折射率通常降低。若選項把這個關係說反,即為錯誤敘述。

選項分析

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第 12 題2 分

空氣中一片薄透鏡,折射率為 1.51.5,屈光度為 +3.00DS+3.00\text{DS}。已知前凸表面曲率半徑為 10 cm10\ \text{cm},則此透鏡側面形狀和後表面曲率半徑為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

薄透鏡在空氣中的屈光度遵循透鏡製作公式:

F=(n−1)(1R1−1R2)F=(n-1)\left(\frac{1}{R_1}-\frac{1}{R_2}\right)

其中 nn 是透鏡折射率;R1R_1、R2R_2 分別是前、後表面的曲率半徑,需依光線由左向右的符號慣例判定。此題前表面為凸面,故 R1=+10 cm=+0.10 mR_1=+10\text{ cm}=+0.10\text{ m}。後表面曲率半徑的正負則須依公式求得,再據此判斷透鏡形狀。

解題方法

代入已知屈光度 F=+3.00 DF=+3.00\text{ D}、折射率 n=1.5n=1.5:

3.00=(1.5−1)(10.10−1R2)3.00=(1.5-1)\left(\frac{1}{0.10}-\frac{1}{R_2}\right) 3.00=0.5(10−1R2)3.00=0.5\left(10-\frac{1}{R_2}\right)

因此:

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第 13 題2 分

下列為未鍍膜光學透鏡在空氣中之表面反射率,其光線在那個透鏡的行進速度最快?

這一題的完整詳解

核心觀念

光在透鏡中的行進速度為 v=c/nv=c/n,其中 cc 為真空光速、nn 為透鏡材料的折射率。因此,折射率愈小,光速愈快。

未鍍膜透鏡置於空氣中,單一表面的正入射反射率 RR 與折射率 nn 的關係為:

R=(n−1n+1)2R=\left(\frac{n-1}{n+1}\right)^2

此式以透鏡材料折射率大於空氣折射率、且空氣折射率近似為 11 為前提。

解題方法

由反射率求折射率。令 r=Rr=\sqrt{R},則:

r=n−1n+1⟹n=1+r1−rr=\frac{n-1}{n+1} \qquad\Longrightarrow\qquad n=\frac{1+r}{1-r}

反射率 RR 愈小,rr 愈小,折射率 nn 也愈小;由 v=c/nv=c/n 可知,反射率愈小,光在透鏡內行進速度愈快。四個選項中,最小反射率為 4%4\%,故選 (A)。

以 R=4%=0.04R=4\%=0.04 驗算:

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第 14 題2 分

下列為光在介質中的行進速度,何者之折射率最大?

這一題的完整詳解

核心觀念

折射率表示光在真空中的速率與光在介質中的速率之比:

n=cvn=\frac{c}{v}

其中 cc 為真空中的光速,vv 為光在介質中的行進速度。因為 cc 固定,介質中的光速越小,折射率越大。

解題方法

比較各選項的速度即可:速度最小者,折射率最大。四個速度依序為 150,000150{,}000、176,470176{,}470、179,640179{,}640、187,500187{,}500 公里/秒,其中最小的是 150,000150{,}000 公里/秒,因此選 A。

以 c≈300,000c\approx300{,}000 公里/秒驗算,A 的折射率為:

nA=300,000150,000=2n_A=\frac{300{,}000}{150{,}000}=2

其他選項的速度均大於 A,依 n=c/vn=c/v 可知其折射率均小於 2。

選項分析

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第 15 題2 分

若一光線從冕牌玻璃(n=1.52n=1.52)射入空氣中,在空氣中的折射光線與法線的夾角為 30.00∘30.00^\circ,則入射光與法線的夾角為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考光線穿越兩種介質界面時的斯涅爾定律:

n1sin⁡θ1=n2sin⁡θ2n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2

其中,θ1\theta_1、θ2\theta_2 分別是入射光與折射光相對於法線的夾角;光線由冕牌玻璃進入空氣時,n1=1.52n_1=1.52、n2≈1.00n_2\approx1.00。

解題方法

已知空氣中的折射角為 θ2=30.00∘\theta_2=30.00^\circ,要求玻璃中的入射角 θ1\theta_1。代入斯涅爾定律:

1.52sin⁡θ1=1.00sin⁡30.00∘1.52\sin\theta_1=1.00\sin30.00^\circ

sin⁡θ1=0.51.52≈0.32895\sin\theta_1=\frac{0.5}{1.52}\approx0.32895

θ1=sin⁡−1(0.32895)≈19.20∘\theta_1=\sin^{-1}(0.32895)\approx19.20^\circ

因此,入射光與法線的夾角為 19.20∘19.20^\circ,選 (C)。

選項分析

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第 16 題2 分

透鏡形狀非常多種類,為了減少會影響視力的像差,大部分的眼鏡鏡片會選擇何種形狀的透鏡?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考眼鏡鏡片常用的透鏡形狀,以及透鏡形狀對像差的影響。鏡片會產生球面像差、彗形像差等成像誤差;適當安排前、後表面的曲率,可減少像差,提升周邊視野的成像品質。

新月形透鏡有一面凸、一面凹,兩面曲率方向相反。眼鏡鏡片常採用這種形狀,並依所需屈光度與配戴條件調整兩面的曲率,以降低像差。

解題方法

從題幹的關鍵詞「眼鏡鏡片」與「減少像差」切入。題目詢問的是眼鏡鏡片常用的整體形狀,而不是單純辨認正、負透鏡的屈光性質。眼鏡鏡片常用新月形設計,藉由凸、凹兩面的曲率搭配改善成像,因此選新月形透鏡。

選項分析

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第 17 題2 分

在檢測患者散光度數時常使用傑克森交叉圓柱鏡(Jackson crossed-cylinder test, JCC),下列何者為 JCC 鏡片之處方?

這一題的完整詳解

核心觀念

傑克森交叉圓柱鏡(Jackson crossed-cylinder, JCC)由兩個度數相等、符號相反,且軸向互相垂直的柱鏡組成。標準 0.50D0.50\text{D} JCC 可用球柱鏡處方寫成 −0.25DS/+0.50DC-0.25\text{DS}/+0.50\text{DC};其等效球鏡為 00,兩主子午線的屈光力分別為 +0.25D+0.25\text{D} 與 −0.25D-0.25\text{D}。

解題方法

判斷時抓住兩個特徵:

  1. 標準 JCC 的兩主子午線度數大小相等、正負相反,因此球柱鏡表示的等效球鏡為 00。
  2. 本題選項採正柱鏡表示。若柱鏡度數為 +0.50DC+0.50\text{DC},球鏡須為 −0.25DS-0.25\text{DS},才能使兩主子午線度數為 −0.25D-0.25\text{D} 與 +0.25D+0.25\text{D}。

因此處方為 −0.25DS/+0.50DC-0.25\text{DS}/+0.50\text{DC}。

選項分析

  • **(A) −0.25DS/+0.25DC-0.25\text{DS}/+0.25\text{DC}:錯誤。
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第 18 題2 分

王小姐右眼的眼鏡處方是 −5.00DS/+1.00DC×170-5.00\text{DS}/+1.00\text{DC}\times170,因為一些因素王小姐無法配戴散光鏡片,此時最佳的球面鏡面處方應是多少?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考驗散光處方改配球面鏡片時的等效球面度數。球面等效度數(spherical equivalent, SE)是兩個主子午線屈光度的平均值,也可用處方中的球面度數加上散光度數的一半計算:

SE=S+C2\mathrm{SE}=S+\frac{C}{2}

解題方法

處方為 −5.00 DS/+1.00 DC×170-5.00\text{ DS}/+1.00\text{ DC}\times170,其中球面度數 S=−5.00 DS=-5.00\text{ D},柱面度數 C=+1.00 DC=+1.00\text{ D}。

代入公式:

SE=−5.00++1.002=−4.50 D\mathrm{SE}=-5.00+\frac{+1.00}{2}=-4.50\text{ D}

因此,無法配戴散光鏡片時,以球面等效度數作為球面鏡片處方,選擇 −4.50 D-4.50\text{ D}。

選項分析

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第 19 題2 分

一個屈光力為 −1.00DS/−2.00DC×120∘-1.00\text{DS}/-2.00\text{DC}\times120^\circ 的透鏡在垂直子午面的屈光力為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

散光透鏡的屈光力會隨子午面改變。柱鏡軸向上的子午面不具柱鏡屈光力;與軸向垂直的子午面則具有完整柱鏡屈光力。題目所問的「垂直子午面」,是與指定子午面方向垂直的方向。

解題方法

處方為 −1.00DS/−2.00DC×120∘-1.00\text{DS}/-2.00\text{DC}\times120^\circ,採負柱鏡表示法:

  • 柱鏡軸向為 120∘120^\circ,該方向的屈光力只有球鏡屈光力,即 −1.00 D-1.00\text{ D}。
  • 與軸向垂直的子午面為 120∘+90∘=210∘120^\circ+90^\circ=210^\circ,也就是 30∘30^\circ。此方向的屈光力為球鏡與柱鏡屈光力相加:
−1.00+(−2.00)=−3.00 D-1.00+(-2.00)=-3.00\text{ D}

題目中的「垂直子午面」是指垂直方向的子午面,即 90∘90^\circ。將處方轉成正柱鏡表示法:

−1.00 DS/−2.00 DC×120∘=−3.00 DS/+2.00 DC×30∘-1.00\text{ DS}/-2.00\text{ DC}\times120^\circ = -3.00\text{ DS}/+2.00\text{ DC}\times30^\circ

90∘90^\circ 子午面與正柱鏡軸向 30∘30^\circ 垂直,因此該方向的屈光力為球鏡值加柱鏡值:

−3.00+(+2.00)=−1.00 D-3.00+(+2.00)=-1.00\text{ D}
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第 20 題2 分

鏡片在空氣中的前表面屈折力 +3.00 D+3.00\ \text{D},後表面屈折力 −6.00 D-6.00\ \text{D},此鏡片的折射率 1.61.6,水的折射率 1.331.33,則鏡片放進水裡的屈折力為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

鏡片放入水中後,兩界面的折射力都會改變,必須以「鏡片相對於周圍介質」的折射率計算。薄鏡片在同一介質中的總屈折力,為前、後表面屈折力的代數和。

折射力公式為:

F=n2−n1rF=\frac{n_2-n_1}{r}

其中 n1n_1、n2n_2 分別是界面入射側與折射側的折射率,rr 為曲率半徑。表面屈折力與兩側折射率差成正比。

解題方法

鏡片在空氣中的前、後表面屈折力分別為 +3.00 D+3.00\ \text{D}、−6.00 D-6.00\ \text{D},鏡片材料折射率為 1.61.6,空氣折射率視為 1.001.00。放入水中後,兩表面的折射率差由 1.6−1.001.6-1.00 改為 1.6−1.331.6-1.33,因此各表面屈折力都乘上比例:

1.6−1.331.6−1.00=0.270.60=0.45\frac{1.6-1.33}{1.6-1.00} =\frac{0.27}{0.60} =0.45

前表面在水中的屈折力為:

F1′=+3.00×0.45=+1.35 DF_1'=+3.00\times0.45=+1.35\ \text{D}

後表面在水中的屈折力為:

F2′=−6.00×0.45=−2.70 DF_2'=-6.00\times0.45=-2.70\ \text{D}

薄鏡片總屈折力為兩表面屈折力的代數和:

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第 21 題2 分

在空氣中的一個雙凸厚透鏡,其前表面屈光力為 +2 D+2\ \text{D},後表面屈光力為 +5 D+5\ \text{D},透鏡折射率為 1.61.6,等效屈光力為 +6.875 D+6.875\ \text{D},則透鏡的厚度為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

厚透鏡的等效屈光力不是前、後表面屈光力的直接相加。兩表面間的光線在透鏡內傳播時,需考慮透鏡厚度及折射率:

Feq=F1+F2−tnF1F2F_{\mathrm{eq}}=F_1+F_2-\frac{t}{n}F_1F_2

其中 F1F_1、F2F_2 是前、後表面屈光力,tt 為透鏡中心厚度(單位為公尺),nn 為透鏡折射率。題目給的是空氣中的透鏡,外界折射率為 11,因此公式中的厚度項為 t/nt/n。

解題方法

代入已知數值:

6.875=2+5−t1.6(2)(5)6.875=2+5-\frac{t}{1.6}(2)(5)

整理得:

7−6.875=10t1.67-6.875=\frac{10t}{1.6} 0.125=6.25t0.125=6.25t t=0.02 m=2 cmt=0.02\ \text{m}=2\ \text{cm}

因此透鏡厚度為 2 cm2\ \text{cm}。

選項分析

  • (A) 2 cm2\ \text{cm}:正確。 代入厚透鏡等效屈光力公式可得 t=0.02 mt=0.02\ \text{m},即 2 cm2\ \text{cm}。
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第 22 題2 分

當使用視網膜檢影鏡(retinoscopy)執行驗光時,當水平光束驗得 +3.0 D+3.0\ \text{D},垂直光束驗得 +4.0 D+4.0\ \text{D},假設驗光距離為 67 cm67\ \text{cm},最適當的處方為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考視網膜檢影的工作距離補償,以及柱鏡處方的轉換。檢影鏡在工作距離上取得的屈光力,須扣除工作距離倒數,才是眼睛的遠點處方:

工作距離補償量=1工作距離(公尺)\text{工作距離補償量}=\frac{1}{\text{工作距離(公尺)}}

水平光束與垂直光束的讀值分別代表兩個主子午線的屈光力。兩者相差的數值為柱鏡度數;負柱鏡軸位沿著度數較低的主子午線。

解題方法

工作距離為 67 cm=0.67 m67\text{ cm}=0.67\text{ m},工作距離補償量為:

10.67≈1.50 D\frac{1}{0.67}\approx 1.50\text{ D}

因此兩個主子午線的處方為:

  • 水平子午線:+3.0−1.5=+1.50 D+3.0-1.5=+1.50\text{ D}
  • 垂直子午線:+4.0−1.5=+2.50 D+4.0-1.5=+2.50\text{ D}

水平與垂直子午線相差 1.00 D1.00\text{ D}。以負柱鏡表示時,柱鏡軸位沿水平子午線,即 180∘180^\circ;在垂直子午線加入 −1.00 D-1.00\text{ D},便可使垂直子午線的總度數由 +2.50 D+2.50\text{ D} 降至 +1.50 D+1.50\text{ D}。

所以處方為:

+2.50DS−1.00DC×180∘+2.50\text{DS}-1.00\text{DC}\times180^\circ

選項分析

  • **(A) +2.50DS−1.00DC×180∘+2.50\text{DS}-1.00\text{DC}\times180^\circ:正確。
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第 23 題2 分

丁先生原先配戴的眼鏡度數為 −12.00DS/−2.00DC×180∘-12.00\text{DS}/-2.00\text{DC}\times180^\circ,今打球時撞壞鼻墊,希望更換一副沒有鼻墊的膠框,減少因碰撞損毀眼鏡。經過驗光師的評估,頂點距離從原先的 14 mm14\ \text{mm} 改變為 4 mm4\ \text{mm},度數應該調整為下列何者?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考驗眼鏡度數改變頂點距離時的屈光度換算。鏡片屈光度為負時,鏡片靠近眼睛,負鏡度數的絕對值會減小。散光鏡片的兩條主子午線都要分別換算,再轉回球柱鏡表示法。

頂點距離換算公式為:

F′=F1−dFF'=\frac{F}{1-dF}

其中 FF 是原鏡片某一主子午線的屈光度,F′F' 是新頂點距離下的等效屈光度,dd 以公尺為單位。本題頂點距離由 14 mm14\ \text{mm} 減為 4 mm4\ \text{mm},鏡片至眼睛的距離縮短量為:

d=14−4=10 mm=0.010 md=14-4=10\ \text{mm}=0.010\ \text{m}

解題方法

先將原處方轉成兩條主子午線的屈光度:

  • 180∘180^\circ 子午線:−12.00 D-12.00\ \text{D}
  • 090∘090^\circ 子午線:−12.00+(−2.00)=−14.00 D-12.00+(-2.00)=-14.00\ \text{D}

兩條主子午線分別套用頂點距離換算公式:

F180′=−12.001−(0.010)(−12.00)=−12.001.12≈−10.71 DF'_{180}=\frac{-12.00}{1-(0.010)(-12.00)} =\frac{-12.00}{1.12} \approx -10.71\ \text{D} F090′=−14.001−(0.010)(−14.00)=−14.001.14≈−12.28 DF'_{090}=\frac{-14.00}{1-(0.010)(-14.00)} =\frac{-14.00}{1.14} \approx -12.28\ \text{D}

換回球柱鏡表示法,以 180∘180^\circ 子午線屈光度作為球鏡:

S′=−10.71 DS'=-10.71\ \text{D}
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第 24 題2 分

下列兩個光學十字疊加後,其屈光度與選項中何式一致?

第一個光學十字:

  • 軸度 045∘045^\circ:+3.25DS+3.25\text{DS}
  • 軸度 135∘135^\circ:+1.25DS+1.25\text{DS}

第二個光學十字:

  • 軸度 045∘045^\circ:−5.75DS-5.75\text{DS}
  • 軸度 135∘135^\circ:+2.25DS+2.25\text{DS}
🖼️ 本題原卷含圖表。基於試題來源之版權考量,本站不轉載原卷影像; 題目文字已完整轉錄,圖表請自行參閱考選部公告之試題原檔。
這一題的完整詳解

核心觀念

光學十字表示鏡片在兩個互相垂直主子午線上的屈光度。疊加兩個光學十字時,須將同一子午線的屈光度相加,再換成球面鏡片度數加柱面鏡片度數的表示法。

圖中兩條斜線分別代表不同軸向:左上至右下的線為 135∘135^\circ,右上至左下的線為 045∘045^\circ。依照掃描圖中的位置,+3.25 DS+3.25\text{ DS} 與 −5.75 DS-5.75\text{ DS} 位於 135∘135^\circ 子午線;+1.25 DS+1.25\text{ DS} 與 +2.25 DS+2.25\text{ DS} 位於 045∘045^\circ 子午線。

解題方法

先按圖中的斜線方向分別相加:

135∘:+3.25+(−5.75)=−2.50 D135^\circ:\quad +3.25+(-5.75)=-2.50\text{ D} 045∘:+1.25+(+2.25)=+3.50 D045^\circ:\quad +1.25+(+2.25)=+3.50\text{ D}

因此,合成後在 045∘045^\circ 子午線的度數是 +3.50 D+3.50\text{ D},在與其垂直的 135∘135^\circ 子午線是 −2.50 D-2.50\text{ D}。

以負柱鏡表示時,軸度標在柱鏡度數為零的子午線,也就是 045∘045^\circ。柱鏡度數為兩子午線度數之差:

−2.50−(+3.50)=−6.00 D-2.50-(+3.50)=-6.00\text{ D}

故合成處方為:

+3.50 DS/−6.00 DC×045∘+3.50\text{ DS}/-6.00\text{ DC}\times045^\circ

選項分析

  • (A) +3.50 DS/−6.00 DC×045∘+3.50\text{ DS}/-6.00\text{ DC}\times045^\circ:正確。 045∘045^\circ 子午線為 +3.50 D+3.50\text{ D};
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第 25 題2 分

稜鏡效應(prismatic effect)是以 xx、yy 兩向量分別代表水平與垂直軸度的稜鏡分量,且同時適用於配戴在左或右側的鏡片。下列敘述何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考稜鏡效應的方向表示法。xx、yy 表示視線相對於鏡片光學中心的水平與垂直偏移;HH、VV 則表示相應的稜鏡分量。判讀時要區分「視線偏向哪裡」與「稜鏡基底朝哪裡」:同一方向的視線偏移,對應的稜鏡基底方向相反。

解題方法

先依題幹使用的符號慣例判斷 xx、yy 所代表的視線偏移,再判斷 HH、VV 的正負號所代表的基底方向。題目明示此規則同時適用於左右眼,因此不必因鏡片配戴側改變水平軸的符號。

  • x>0x>0:視線較鏡片中心偏內。
  • y<0y<0:視線較鏡片中心偏下。
  • H>0H>0:基底朝外(base-out)。
  • V<0V<0:基底朝上(base-up)。

因此,A、B、D 符合題目採用的方向規則,錯誤的是 C。

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第 26 題2 分

下列所造成的稜鏡效應何者感受最輕微?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題比較雙眼所受稜鏡效應的感受輕重。關鍵是分辨兩眼稜鏡的方向與大小,以及它們是否造成較大的雙眼視覺負擔。

稜鏡方向縮寫:BUBU 為基底向上、BDBD 為基底向下;BIBI 為基底向鼻側、BOBO 為基底向顳側。垂直方向要比較雙眼間的垂直稜鏡差;水平方向則要看兩眼基底方向是否形成較大的融像需求。

解題方法

逐眼比較稜鏡方向與量值。選項 (A) 兩眼均為 4ΔBU4\Delta BU,方向與量值相同,屬於雙眼同方向、同量的共同稜鏡效應,不形成雙眼垂直稜鏡差,因此雙眼融像負擔最小,感受最輕微。

其餘選項則有雙眼間的垂直或水平稜鏡差,需由雙眼視覺系統融像,感受相對較明顯。

選項分析

  • (A) 右眼 4ΔBU4\Delta BU,左眼 4ΔBU4\Delta BU:正確。 雙眼基底方向相同、量值相等,垂直稜鏡差為 4−4=0Δ4-4=0\Delta。
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第 27 題2 分

一患者處方為 OD:−2.50DS/−1.50DC×180∘-2.50\text{DS}/-1.50\text{DC}\times180^\circ、2ΔBD2\Delta\text{BD};OS:−1.75DS/−2.25DC×180∘-1.75\text{DS}/-2.25\text{DC}\times180^\circ、2ΔBU2\Delta\text{BU},則配製鏡片時的鏡片光心的偏心量和方向為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考的是稜鏡處方如何換算鏡片光心偏心方向。使用普倫提斯公式:

Δ=cF\Delta=cF

其中 Δ\Delta 為稜鏡度數,cc 為光心偏心量(公分),FF 為偏心方向上的屈光力。垂直偏心時,應使用垂直主經線上的屈光力;本題柱鏡軸為 180∘180^\circ,垂直方向屈光力等於球鏡度數加柱鏡度數。

解題方法

右眼垂直方向屈光力:

F90∘=−2.50+(−1.50)=−4.00 DF_{90^\circ}=-2.50+(-1.50)=-4.00\text{ D}

左眼垂直方向屈光力:

F90∘=−1.75+(−2.25)=−4.00 DF_{90^\circ}=-1.75+(-2.25)=-4.00\text{ D}

兩眼都是 −4.00 D-4.00\text{ D}。由普倫提斯公式,偏心量為:

c=Δ∣F∣=24=0.5 cm=5 mmc=\frac{\Delta}{|F|}=\frac{2}{4}=0.5\text{ cm}=5\text{ mm}
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第 28 題2 分

患者右眼配戴 +2.50D/−2.50DC×090∘+2.50\text{D}/-2.50\text{DC}\times090^\circ 的鏡片,左眼配戴 plano/+2.50DC×180∘/+2.50\text{DC}\times180^\circ 的鏡片,當患者看近物時,雙眼視線往鏡片內側偏移 2 mm2\ \text{mm},往鏡心下方偏移 2 mm2\ \text{mm},則雙眼視覺產生多少稜鏡度差值?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考薄透鏡的斜向稜鏡效應與雙眼稜鏡差。以普倫蒂斯定律計算:

P=cFP=cF

其中 PP 為稜鏡度(Δ\Delta),cc 為視線偏離鏡心的距離(公分),FF 為該方向的屈光力(D)。散光鏡片須依視線偏移方向,取相應子午線的屈光力。

解題方法

患者雙眼視線都相對鏡心向內偏移 2 mm=0.2 cm2\text{ mm}=0.2\text{ cm},並向下偏移 2 mm=0.2 cm2\text{ mm}=0.2\text{ cm}。

水平方向:

右眼鏡片 +2.50D/−2.50DC×090∘+2.50\text{D}/-2.50\text{DC}\times090^\circ,在 090∘090^\circ 子午線的屈光力為 +2.50D+2.50\text{D};左眼 plano/+2.50DC×180∘plano/+2.50\text{DC}\times180^\circ,在 180∘180^\circ 子午線的屈光力為 +2.50D+2.50\text{D}。兩眼水平方向的稜鏡量大小相同:

PH=0.2×2.50=0.5ΔP_H=0.2\times2.50=0.5\Delta

兩眼視線均向內偏移,故所誘發的水平稜鏡方向相反:右眼為底向外,左眼為底向外?依雙眼各自的鼻側方向判讀,兩眼皆為底向鼻側,亦即同為底向內的共同稜鏡效應,沒有水平稜鏡差。

垂直方向:

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第 29 題2 分

兩個稜鏡處方分別為 2Δ2\Delta 基底方向 90∘90^\circ 及 3Δ3\Delta 基底方向 270∘270^\circ,將兩個稜鏡的稜鏡度向量合成後,其稜鏡度為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

稜鏡度向量的方向以基底方向表示。兩稜鏡的基底方向相反時,向量大小相減,合成方向與較大的那個稜鏡相同;方向相同時才是大小相加。

解題方法

90∘90^\circ 與 270∘270^\circ 相差 180∘180^\circ,因此兩稜鏡方向相反。沿同一條軸線比較大小:

3Δ−2Δ=1Δ3\Delta-2\Delta=1\Delta

較大的稜鏡是 3Δ3\Delta、基底方向 270∘270^\circ,所以合成後為 1Δ1\Delta 基底方向 270∘270^\circ。

選項分析

  • **(A) 1Δ1\Delta 基底方向 90∘90^\circ:錯誤。
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第 30 題2 分

一患者的遠點為眼前 20 cm20\ \text{cm},若患者的屈光不正為軸性的屈光不正,眼球屈折力為 +60.00DS+60.00\text{DS},眼內折射率為 1.3331.333,則此患者眼軸長度為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考軸性屈光不正:眼球屈折力固定,屈光不正由眼軸長度與理想眼軸不合所造成。遠點在眼前 20 cm20\ \text{cm},表示眼睛需要接受發散光才能在視網膜上成像;其遠點屈光度為

R=−10.20=−5.00 D.R=-\frac{1}{0.20}=-5.00\ \text{D}.

眼內折射率為 n′=1.333n'=1.333,眼球屈折力為 F=+60.00 DF=+60.00\ \text{D}。以遠點位置代入高斯成像公式,可求出此眼的眼軸長度。

解題方法

以角膜等效主平面為物方原點,遠點距離為 s=−0.20 ms=-0.20\ \text{m},影像位於視網膜,距離為眼軸長度 l′l'。高斯公式為

n′l′−ns=F,\frac{n'}{l'}-\frac{n}{s}=F,

其中物方空氣折射率 n=1n=1。代入數值:

1.333l′−1−0.20=60.00\frac{1.333}{l'}-\frac{1}{-0.20}=60.00 1.333l′+5.00=60.00\frac{1.333}{l'}+5.00=60.00 l′=1.33355.00=0.02424 m=24.24 mm.l'=\frac{1.333}{55.00} =0.02424\ \text{m} =24.24\ \text{mm}.
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第 31 題2 分

下列哪一種方法為客觀性的測量散光?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考「客觀驗光」與「主觀驗光」的差異。客觀測量是驗光者觀察眼睛對光線的反射或折射狀態,據以判定屈光異常,不必由受測者回答哪個影像較清楚;主觀測量則需要受測者比較影像清晰度或回應視標變化。

散光表示眼睛在不同主子午線上的屈光力不同。測量散光時,須判斷散光度數及軸度;題目問的是哪種方法具有客觀性。

解題方法

逐一判斷各方法是否依賴受測者主觀回應:

  • 檢影鏡由驗光者觀察眼底反射光的移動方向與中和狀態,取得屈光狀態資料,屬客觀驗光。
  • 鐘面圖、Jackson 交叉圓柱鏡及裂孔板,均透過受測者辨認或比較視標,屬主觀驗光方法。

因此,符合「客觀性測量散光」的是視網膜檢影鏡。

選項分析

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第 32 題2 分

以超音波儀測量眼球參數,超音波圖像估計從角膜後表面至晶體前表面的時間間隔為 4.0 μs4.0\ \mu\text{s},以人體體溫為 37∘C37^\circ\text{C} 當作基礎條件,請問該眼球之前房深度為多少?

(體溫 37∘C37^\circ\text{C} 情況下,各介質的超音波穿透速率分別是:角膜 1,550 m/s1{,}550\ \text{m/s};房水 1,532 m/s1{,}532\ \text{m/s};水晶體 1,641 m/s1{,}641\ \text{m/s}。)

這一題的完整詳解

核心觀念

超音波脈衝由探頭發出,經組織界面反射後返回。若儀器顯示的是往返時間,組織厚度須以「聲速 × 時間 ÷ 2」計算。本題的時間區間是從角膜後表面到晶體前表面,兩者之間的介質為房水,因此使用房水中的超音波速率。

解題方法

房水中的超音波速率為 1,532 m/s1{,}532\ \text{m/s},往返時間為 4.0 μs4.0\ \mu\text{s}。前房深度為:

d=vt2=1,532 m/s×4.0×10−6 s2=3.064×10−3 m=3.064 mm\begin{aligned} d &=\frac{v t}{2}\\ &=\frac{1{,}532\ \text{m/s}\times4.0\times10^{-6}\ \text{s}}{2}\\ &=3.064\times10^{-3}\ \text{m}\\ &=3.064\ \text{mm} \end{aligned}

四捨五入至小數點後兩位,前房深度為 3.06 mm3.06\ \text{mm}。

選項分析

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第 33 題2 分

關於角膜屈光力及屈光手術的關係,下列何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考角膜屈光手術如何改變角膜中央與周邊的形狀,進而改變角膜屈光力。角膜變平會降低屈光力;角膜變陡會增加屈光力。不同手術的效果取決於雷射或切口造成的角膜形狀變化,不能把「製作角膜瓣」本身當成矯正屈光的步驟。

解題方法

逐項對照手術原理與角膜形狀的變化:

  • RK 以放射狀切口改變角膜張力,使中央角膜變平,主要用於降低近視眼的角膜屈光力。
  • LASIK 先製作角膜瓣,再以準分子雷射切削角膜基質,塑造所需的角膜曲率。角膜瓣的製作是手術步驟,本身不等同於屈光矯正。
  • 矯正遠視時,LASIK 的雷射切削使中心角膜相對變陡,以增加中央角膜屈光力。
  • PRK 以準分子雷射重塑角膜表面下的基質,可矯正近視、遠視及散光。

選項分析

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第 34 題2 分

關於眼球參數測量(包括眼介質弧度、厚度,眼球尺寸大小等)之方法,下列何者不適用?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考眼球生物測量方法的用途。眼球參數包括角膜、晶狀體等眼介質的曲率與厚度,以及前房深度、眼軸長等尺寸。適用的測量方式須能取得眼球結構的影像或距離資訊。

視覺誘發電位(visual evoked potential, VEP)是記錄視覺刺激引起的大腦皮質電位反應,主要用於評估視覺傳導功能,並非用來測量眼球的幾何尺寸或眼介質參數。

解題方法

先區分「測量眼球結構」與「測量視覺功能」:

  • 光學、超音波及 X 光等方法可利用光、聲波或放射線取得眼球結構資訊。
  • VEP 記錄的是視覺刺激後的神經電生理反應,反映視覺路徑功能,無法直接量測角膜曲率、眼球厚度或眼軸長。

因此,不適用於題目所列眼球參數測量的是 VEP。

選項分析

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第 35 題2 分

使用模型眼計算屈光力,已知角膜前表面曲率半徑為 7.6 mm7.6\ \text{mm},後表面曲率半徑為 6.8 mm6.8\ \text{mm},角膜介質折射率為 1.3761.376,房水折射率為 1.3361.336。假設眼軸不變、介質折射率和後表面曲率半徑不變,若目標為近視減少 6.0DS6.0\text{DS},則角膜的前表面曲率半徑需改變成多少?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考角膜前表面的屈光力,以及角膜屈光力改變對近視度數的影響。球面折射面的屈光力為

F=n2−n1rF=\frac{n_2-n_1}{r}

其中 n1n_1、n2n_2 分別是界面前後介質的折射率,曲率半徑 rr 以公尺代入。角膜前表面的屈光力為

F1=1.376−1.000r1F_1=\frac{1.376-1.000}{r_1}

眼軸及其他介質條件固定時,前表面變平會使角膜屈光力減少;要使近視減少 6.0 DS6.0\text{ DS},此處以角膜屈光力減少 6.0 D6.0\text{ D} 計算。

解題方法

原角膜前表面半徑為 7.6 mm=0.0076 m7.6\text{ mm}=0.0076\text{ m},因此

F1,原=1.376−1.0000.0076≈49.47 DF_{1,\text{原}} =\frac{1.376-1.000}{0.0076} \approx 49.47\text{ D}

近視減少 6.0 D6.0\text{ D},代表角膜前表面屈光力須減少 6.0 D6.0\text{ D}:

F1,新=49.47−6.0=43.47 DF_{1,\text{新}}=49.47-6.0=43.47\text{ D}

令新曲率半徑為 r1,新r_{1,\text{新}},則

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第 36 題2 分

下列四種不同折射率物質:水:1.331.33;角膜:1.371.37;塑膠:1.491.49;冕玻璃:1.521.52,則光在何種介質中速度最慢?

這一題的完整詳解

核心觀念

光在介質中的傳播速度與折射率成反比,關係式為

n=cv⟹v=cnn=\frac{c}{v} \qquad\Longrightarrow\qquad v=\frac{c}{n}

其中 nn 為介質折射率、cc 為真空中的光速、vv 為光在該介質中的速度。因此,折射率越大,光速越慢。

解題方法

比較題目提供的四種介質折射率:

  • 水:1.331.33
  • 角膜:1.371.37
  • 塑膠:1.491.49
  • 冕玻璃:1.521.52

其中冕玻璃的折射率最大。由 v=c/nv=c/n 可知,其光速最慢。

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第 37 題2 分

在一模型眼(schematic eye)狀態下,近視 −1.00 D-1.00\ \text{D} 的眼睛,眼軸長較近視 −2.00 D-2.00\ \text{D} 的眼睛長或短多少?

[假設為軸性近視(axial myopia),模型眼屈光力是 +60.00 D+60.00\ \text{D},軸長是 22.22 mm22.22\ \text{mm},空氣和房水的折射率(refractive index)分別是 1.0001.000 和 1.3331.333。]

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考軸性近視的眼軸長度與屈光度之關係。軸性近視表示眼球屈光力固定,眼軸越長,遠方光線越聚焦在視網膜前。模型眼的屈光力為 +60.00 D+60.00\ \text{D},折射介質由空氣進入房水,因此光線會聚焦所需的像距可由屈光力與折射率計算。

解題方法

先將近視度數視為眼睛相對於正視模型眼的屈光差,再計算兩種近視度數對應的焦點像距。

模型眼的屈光力為 F=60.00 DF=60.00\ \text{D},故正視時眼內像距為:

l′=n′F=1.33360.00 m=22.2167 mm≈22.22 mml'=\frac{n'}{F} =\frac{1.333}{60.00}\ \text{m} =22.2167\ \text{mm} \approx 22.22\ \text{mm}

近視 −1.00 D-1.00\ \text{D} 時,眼內焦點相對視網膜位於前方;以眼內折射率 n′=1.333n'=1.333 換算,其焦點距離為:

l−1′=1.33360.00−1.00 m=22.5932 mml'_{-1}=\frac{1.333}{60.00-1.00}\ \text{m} =22.5932\ \text{mm}

近視 −2.00 D-2.00\ \text{D} 時:

l−2′=1.33360.00−2.00 m=22.9828 mml'_{-2}=\frac{1.333}{60.00-2.00}\ \text{m} =22.9828\ \text{mm}

因此,−1.00 D-1.00\ \text{D} 眼睛的眼軸比 −2.00 D-2.00\ \text{D} 眼睛短:

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第 38 題2 分

臨床上,加入度(Add)的意義,下列何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

加入度(Add)是閱讀眼鏡相對於遠用處方增加的正球面度數,用來補足眼睛在近距離工作時不足的調節力。加入度愈大,近用時所需的調節力愈少;但近距離可清晰工作的範圍(明視域)不會因此擴大,反而會變窄。

解題方法

判斷各選項是否符合臨床配鏡原則,關鍵在於分清楚「降低近用調節需求」與「擴大明視域」是兩件不同的事。增加 Add 能減少近用時眼睛需要動用的調節量,但會讓清晰視距集中在較近的範圍,因此選出把增加 Add 說成能擴大明視域的選項。

選項分析

(A) 初配老花鏡加入度要用得少:正確。 初次配戴老花鏡時,通常以滿足實際近距離需求、又保留舒適調節能力為原則,避免一開始就給過高的加入度。加入度過高可能使閱讀距離被迫縮短,或造成近用不適。

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第 39 題2 分

陳同學右眼是以眼鏡面(頂點距離為 14 mm14\ \text{mm})量出為六百度的近視眼,當林先生手持 −5.00DS-5.00\text{DS} 的透鏡,此透鏡距離角膜 10 cm10\ \text{cm},讓陳同學去觀察角膜前 20 cm20\ \text{cm} 的螞蟻。眼睛要做多少的調焦(accommodation),才能看得最清楚?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考驗眼鏡度數換算至角膜平面,以及依物距與輔助透鏡計算眼前物體的調節需求。計算時先把眼鏡矯正度數換算到角膜平面,再追蹤螞蟻經手持透鏡形成的像,最後求該像相對於眼鏡平面的屈光度。

眼鏡平面上的屈光度 FF 換算至角膜平面,使用頂點距離公式:

F角膜=F眼鏡1−dF眼鏡F_{\mathrm{角膜}}=\frac{F_{\mathrm{眼鏡}}}{1-dF_{\mathrm{眼鏡}}}

其中 dd 以公尺表示。眼睛要清楚看見物體時,調節量等於眼前物體在眼鏡平面所形成的屈光需求,扣除眼睛的遠點屈光需求。

解題方法

陳同學的眼鏡度數為 −6.00 D-6.00\ \mathrm{D},頂點距離為 14 mm=0.014 m14\ \mathrm{mm}=0.014\ \mathrm{m}。換算至角膜平面:

F角膜=−6.001−(0.014)(−6.00)=−6.001.084≈−5.535 DF_{\mathrm{角膜}} =\frac{-6.00}{1-(0.014)(-6.00)} =\frac{-6.00}{1.084} \approx -5.535\ \mathrm{D}

因此,陳同學的遠點在角膜前方約 1/5.535=0.181 m1/5.535=0.181\ \mathrm{m},即約 18.1 cm18.1\ \mathrm{cm}。

接著由螞蟻的位置計算手持透鏡形成的像。以手持透鏡為基準,螞蟻在角膜前 20 cm20\ \mathrm{cm},手持透鏡在角膜前 10 cm10\ \mathrm{cm},所以螞蟻距手持透鏡 10 cm10\ \mathrm{cm}。入射至透鏡的光束發散度為:

L=10.10=+10.00 DL=\frac{1}{0.10}=+10.00\ \mathrm{D}

透鏡度數為 F=−5.00 DF=-5.00\ \mathrm{D},透鏡後的光束屈光度為:

L′=L+F=+10.00−5.00=+5.00 DL'=L+F=+10.00-5.00=+5.00\ \mathrm{D}

這表示光束在透鏡後會聚於透鏡後方 20 cm20\ \mathrm{cm}。角膜位於透鏡後方 10 cm10\ \mathrm{cm},因此到達角膜時,光束仍是發散的,屈光度為:

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第 40 題2 分

一位遠視患者,配鏡矯正時過度矯正了 2 D2\ \text{D}。當病患帶著此眼鏡時,其近點(near point)為 20 cm20\ \text{cm}。請問此遠視患者之屈光調節能力(range of accommodation)為多少?

這一題的完整詳解

核心觀念

屈光調節能力(range of accommodation)是眼睛由放鬆調節的遠點到最大調節的近點,所能改變的屈光力,單位為屈光度(D)。

本題以戴鏡狀態計算。眼鏡對遠視患者過度矯正 2 D2\ \text{D},表示患者戴鏡後成為 2 D2\ \text{D} 的近視狀態;其遠點在眼前 0.5 m0.5\ \text{m}。近點則由題目給定為 20 cm20\ \text{cm},即 0.2 m0.2\ \text{m}。

解題方法

近視眼戴鏡後的遠點距離為:

R=12=0.5 mR=\frac{1}{2}=0.5\ \text{m}

近點距離為:

N=0.20 mN=0.20\ \text{m}

調節幅度等於遠點與近點屈光需求的差。兩點皆在眼前,因此取其屈光需求的絕對值:

A=∣1N−1R∣=∣10.20−10.50∣=∣5−2∣=3 DA=\left|\frac{1}{N}-\frac{1}{R}\right| =\left|\frac{1}{0.20}-\frac{1}{0.50}\right| =|5-2| =3\ \text{D}
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第 41 題2 分

做紅綠平衡時,會給予患者 +0.50D+0.50\text{D} 來做霧視(fogging),如果此時患者回覆綠色螢幕上的視標更清晰,下一步該如何調整?

這一題的完整詳解

核心觀念

紅綠平衡(red–green balance)利用色差焦點差異比較視標清晰度:紅色背景上的視標焦點較偏後,綠色背景上的視標焦點較偏前。這題的關鍵是依患者回報調整球面鏡片,並注意題目已先加入 +0.50 D+0.50\text{ D} 霧視。

加入正度數會降低眼睛的調節刺激,使影像相對偏向遠視狀態。霧視後若患者仍覺得綠色視標較清晰,依本題採用的紅綠平衡判讀方式,下一步是增加正度數,繼續霧視,直到紅、綠兩側視標清晰度相當。

解題方法

先確認患者已接受 +0.50 D+0.50\text{ D} 霧視,再依其回報「綠色較清晰」判斷調整方向。按本題官方答案所採用的判讀規則,應增加正度數,而非減少正度數或增加負度數;因此選擇增加遠視(正)度數,直到兩側清晰度平衡。

選項分析

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第 42 題2 分

一個未矯正的遠視眼(+2.00 D+2.00\ \text{D}),其調節近點為眼前 33.3 cm33.3\ \text{cm}。若患者在驗配隱形眼鏡時,不小心多配了 +1.00 D+1.00\ \text{D}。請問患者配戴此隱形眼鏡時的調節近點為何?(忽略景深。)

這一題的完整詳解

核心觀念

調節近點是眼睛動用最大調節力時,仍能清晰看見的最近距離。近點以屈光度表示時,距離須換算成公尺後取倒數:

Amax⁡=1d近點A_{\max}=\frac{1}{d_{\mathrm{近點}}}

配戴隱形眼鏡時,題目給的未矯正遠視度數為 +2.00 D+2.00\ \mathrm{D},而鏡片多配 +1.00 D+1.00\ \mathrm{D},因此實際配戴度數為 +3.00 D+3.00\ \mathrm{D}。這多出的 +1.00 D+1.00\ \mathrm{D} 會額外消耗 1.00 D1.00\ \mathrm{D} 調節力。

解題方法

未矯正時,近點在眼前 33.3 cm=0.333 m33.3\ \mathrm{cm}=0.333\ \mathrm{m},其最大調節力為:

Amax⁡=10.333≈3.00 DA_{\max}=\frac{1}{0.333}\approx 3.00\ \mathrm{D}

未矯正遠視為 +2.00 D+2.00\ \mathrm{D},在遠距離注視時,患者也須動用約 2.00 D2.00\ \mathrm{D} 調節來克服遠視。因此,配戴鏡片後可用於近距離的剩餘調節力為:

A剩餘=3.00−(3.00−2.00)=2.00 DA_{\mathrm{剩餘}} =3.00-(3.00-2.00) =2.00\ \mathrm{D}

近點距離為:

d近點=12.00=0.50 md_{\mathrm{近點}}=\frac{1}{2.00}=0.50\ \mathrm{m}

以上距離以眼前 0.50 m0.50\ \mathrm{m} 為「尚可提供的調節範圍」;但配戴 +3.00 D+3.00\ \mathrm{D} 鏡片比矯正遠視所需的 +2.00 D+2.00\ \mathrm{D} 多 +1.00 D+1.00\ \mathrm{D},近距離需求需再加上這 1.00 D1.00\ \mathrm{D},故配戴鏡片時可達近點的總需求為 2.00+1.00=3.00 D2.00+1.00=3.00\ \mathrm{D},距離為:

d=13.00=0.333 md=\frac{1}{3.00}=0.333\ \mathrm{m}
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第 43 題2 分

當眼睛進行調節作用(accommodation)時,不會產生下列何種現象?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考眼睛的調節作用,也就是眼睛看近物時,透過改變水晶體形狀來增加屈光力,使影像仍能清楚落在視網膜上。

看近物時,睫狀肌收縮,睫狀環直徑縮小,懸韌帶張力減弱;水晶體因而變厚、前後表面曲率增加,眼睛總屈光度上升。水晶體屈光力增加也會使影像位置向眼球前方移動。

解題方法

掌握調節時的因果順序:

睫狀肌收縮→懸韌帶張力減弱→水晶體變厚、曲率增加→水晶體屈光力增加→眼球總屈光度增加\text{睫狀肌收縮} \rightarrow \text{懸韌帶張力減弱} \rightarrow \text{水晶體變厚、曲率增加} \rightarrow \text{水晶體屈光力增加} \rightarrow \text{眼球總屈光度增加}
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第 44 題2 分

有關鏡片鍍膜的敘述,下列何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查鏡片鍍膜與偏振膜的功能原理。抗反射膜利用光波的破壞性干涉減少反射;偏振膜則依偏振方向選擇性地讓光通過或被吸收。判斷偏振眼鏡的敘述時,要分清楚「被阻擋的方向」與「通過的方向」。

解題方法

一般偏振太陽眼鏡的偏振軸為垂直方向,主要吸收來自水平路面、水面等表面的水平偏振反光,因此「阻擋垂直方向的光線」敘述錯誤。逐項核對其他鍍膜的原理與用途,即可確認答案。

選項分析

  • (A) 正確。 抗反射膜透過膜層上下界面反射光的光程差,使反射波產生破壞性干涉,降低反射。單層膜常以膜內光程約為四分之一波長作為設計條件,並配合適當折射率以減少特定波長的反射。
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第 45 題2 分

下列哪種鏡片加工方式,最適合在雪地及海面作業時使用?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查不同鏡片加工方式的功能,尤其是偏光鏡片如何減少雪地、海面等平坦表面反射的眩光。雪面與水面會反射大量光線,其中以水平方向振動的偏振光較容易形成強烈眩光,造成視覺不適。

解題方法

依使用環境判斷鏡片主要需求:雪地與海面作業時,首要目標是抑制由地面或水面反射而來的眩光。偏光鏡片具有偏光方向選擇性,可阻擋特定方向的偏振光,因此能有效降低反射眩光、提升視覺舒適度與辨識能力。

選項分析

  • **(A) 抗反射鍍膜:錯誤。**主要用於減少鏡片表面的反射,提高透光率並降低鏡片表面的反光;對雪地或海面反射進入眼睛的眩光,並非最具針對性的處理方式。
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第 46 題2 分

當光束通過不均勻物體時,從側面可見到光的現象,此現象稱為:

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查光在不均勻介質中傳播時產生的散射。當光束通過含有微粒或折射率不均勻處的物體,光會偏離原來的傳播方向,向不同方向散開;因此從光束側面也能看見光路。

解題方法

抓住題幹的「通過不均勻物體」與「從側面可見光」兩個線索:不均勻處使光向側方散開,符合散射的特徵,故選散射。

選項分析

  • (A) 干涉:錯誤。 干涉是兩個或多個光波疊加後,因相位差形成明暗相間的強度分布;不是光束通過不均勻物體後向側面散開的現象。
  • **(B) 散射:正確。
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第 47 題2 分

有關鏡片 PC(polycarbonate)材料的光學特點,下列何者錯誤?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考驗光鏡片材料的折射率、紫外線吸收、染色性與表面耐刮特性。PC 是聚碳酸酯(polycarbonate)鏡片,具有高折射率、抗衝擊與紫外線吸收等特性;但材料表面較軟,且不易染色。

解題方法

逐項比對 PC 鏡片的材料特性。題目問「錯誤」者,因此找出與 PC 特性相反的敘述:PC 不易染色,故稱「容易被染色」的選項錯誤。

選項分析

  • (A) 高折射率:正確。 PC 的折射率約為 1.591.59,相較於一般 CR-39 樹脂鏡片約 1.501.50,屬於高折射率材料。
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第 48 題2 分

一個需要鍍抗反射膜的 CR-39 塑膠鏡片(n=1.498n=1.498),下列何者可以做為抗反射膜的厚度?

這一題的完整詳解

核心觀念

抗反射膜利用膜上下表面的反射光互相干涉,使反射光彼此抵銷。若膜的折射率介於空氣與鏡片之間,兩個界面的反射光都會發生相位反轉,彼此的相對相位差主要來自光在膜內往返一次所走的光程。

對垂直入射的光,膜內往返光程為 2nt2nt;要讓兩道反射光相差半個波長、形成破壞性干涉,需滿足:

2nt=λ022nt=\frac{\lambda_0}{2}

因此,抗反射膜的四分之一波長厚度為:

t=λ04nt=\frac{\lambda_0}{4n}

其中 λ0\lambda_0 是真空(或空氣中近似)的波長,nn 是抗反射膜的折射率。

解題方法

題目詢問可作為抗反射膜厚度的選項。單層抗反射膜的標準設計厚度是膜內波長的四分之一,也就是光在膜內的波長 λf=λ0/n\lambda_f=\lambda_0/n 的 14\frac14:

t=λf4=λ04nt=\frac{\lambda_f}{4}=\frac{\lambda_0}{4n}
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第 49 題2 分

承上題,該薄膜的折射率為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

本題考抗反射膜的折射率設計。單層抗反射膜在垂直入射、設計波長下,兩界面反射光需滿足振幅相近、相位相反,以產生破壞性干涉。理想膜層折射率為空氣與鏡片折射率的幾何平均:

nf=n0nsn_f=\sqrt{n_0n_s}

其中 nfn_f 為薄膜折射率,n0n_0 為入射介質折射率,nsn_s 為鏡片折射率。

解題方法

承第 48 題,鏡片為折射率 1.4981.498 的 CR-39 塑膠鏡片;光由空氣入射,取 n0≈1.000n_0\approx1.000。因此理想抗反射膜折射率為:

nf=1.000×1.498≈1.224≈1.22n_f=\sqrt{1.000\times1.498}\approx1.224\approx1.22

此結果符合空氣與鏡片折射率的幾何平均條件,故選 (A)。

選項分析

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第 50 題2 分

有一個點光源位於一平凸柱面透鏡前方 40 cm40\ \text{cm} 處,此鏡片折射率為 1.501.50 且具有水平和垂直子午面,若柱面透鏡前表面屈光力的曲率半徑為 10 cm10\ \text{cm},則其焦線成像位置為何?

這一題的完整詳解

核心觀念

平凸柱面透鏡只有一個子午面具有屈光力;與之垂直的子午面為平面,屈光力為 0 D0\ \mathrm{D}。因此,點光源經柱面透鏡後形成的是焦線:有屈光力的子午面聚焦,無屈光力的子午面仍保持發散。

曲面折射面的屈光力為:

F=n2−n1rF=\frac{n_2-n_1}{r}

其中折射率由空氣進入鏡片,n1=1.00n_1=1.00、n2=1.50n_2=1.50;曲率半徑 r=0.10 mr=0.10\ \mathrm{m}。

解題方法

先計算透鏡前表面在有屈光力子午面的屈光力:

F=1.50−1.000.10=+5.00 DF=\frac{1.50-1.00}{0.10}=+5.00\ \mathrm{D}

物點位於透鏡前方 40 cm40\ \mathrm{cm},入射光的物方屈光度為:

L=−10.40=−2.50 DL=-\frac{1}{0.40}=-2.50\ \mathrm{D}

依屈光度關係 L′=L+FL'=L+F,折射後的像方屈光度為:

L′=−2.50+5.00=+2.50 DL'=-2.50+5.00=+2.50\ \mathrm{D}

因此,像距為:

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