114 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
有一未矯正散光的眼睛(),其瞳孔直徑為 ,兩個散光軸之屈光力分別為 meridian; meridian。請依序回答第 1 題至第 3 題:
那一個軸度的影像會落於前方?
核心觀念
散光眼在互相垂直的兩個主子午線上屈光力不同,因此兩個子午線的焦點位置不同。屈光力越大,會聚能力越強,平行光通過後越早聚焦,影像位置也就越前方。
題目給定:
- 子午線屈光力:
- 子午線屈光力:
兩個子午線互相垂直,且均為正屈光力;比較屈光力大小即可判斷哪個方向聚焦較前。
解題方法
屈光力與焦距的關係為:
其中 以屈光度(D)表示, 以公尺表示。屈光力越大,焦距越短,焦點越靠近眼睛前方。
因為:
所以 子午線的會聚能力較強、焦距較短,影像落點較前方。瞳孔直徑 與折射率 不影響此題對兩個焦點前後位置的比較。
選項分析
第 2 題2 分
【題組共用題幹】 有一未矯正散光的眼睛(),其瞳孔直徑為 ,兩個散光軸之屈光力分別為 meridian; meridian。
此時若此眼睛注視眼前方 處之點狀視標,其最小錯亂圓(circle of least confusion)位置會落於何處?
核心觀念
散光眼有兩個互相垂直主子午線,分別形成兩條焦線;最小錯亂圓位於兩條焦線之間。此處以眼內折射率 計算,須先由屈光力求出各子午線的像距,再取兩像距的調和平均。
解題方法
物距為 ,兩主子午線的屈光力為 、。薄透鏡形式的共軛關係為
其中 為眼內像方屈光度。故兩條焦線的像方屈光度為
在折射率 的介質中,像距為 ,因此
最小錯亂圓位置取兩焦線像距的調和平均:
第 3 題2 分
【題組共用題幹】 有一未矯正散光的眼睛(),其瞳孔直徑為 ,兩個散光軸之屈光力分別為 meridian; meridian。
此最小錯亂圓之直徑為多少 ?
核心觀念
最小錯亂圓(circle of least confusion)是兩條互相垂直主子午線焦線之間,光束截面最小的圓形光斑。未矯正散光的兩主子午線屈光力差,決定兩焦線間的屈光度間隔;若以眼的屈光力 與像距 表示,近軸成像公式為:
其中 。兩主子午線所形成的兩焦線像距差為:
最小錯亂圓位於兩焦線的中間位置,其直徑為瞳孔直徑乘上兩焦線像距差與平均像距的比值:
解題方法
兩個主子午線的屈光力為 與 ,其焦線像距分別為:
因此焦線間距為:
平均像距為:
第 4 題2 分
散光眼若未矯正,其視力會受一些因素影響,下列何者不包含在內?
核心觀念
本題考的是未矯正散光如何影響視力。散光眼的不同子午線屈光力不同,平行光線不能聚成單一焦點,而是形成前、後兩條焦線及其間的彌散圓,視網膜影像因此模糊。模糊程度會受散光量、散光型態與軸方向等因素影響。
角膜直徑是角膜的解剖尺寸,並非散光造成視力模糊的直接決定因素。角膜形狀與曲率可以影響角膜散光,但「直徑大小」不等於散光量或散光軸向。
解題方法
逐項判斷選項是否描述散光本身的屈光特性,或會改變未矯正散光造成的影像模糊:
- 散光量改變兩主子午線的屈光力差,會改變模糊程度。
- 散光型態與軸方向會影響視網膜上的模糊影像及視標辨識。
- 角膜直徑大小不是散光屈光誤差的量、型態或方向,因此不屬於題目所問的視力影響因素。
選項分析
第 5 題2 分
依負性散光方式,下圖光學十字經鏡片校正為那一種散光?
核心觀念
光學十字標示兩條互相垂直主子午線的屈光度。負性散光處方中,球面度數先取其中較正或較不負的主子午線度數;負柱面度數則是另一主子午線與球面度數的差,軸位沿著球面所對應的主子午線。
複合性近視性散光的兩條主子午線都呈近視性屈光狀態,也就是光學十字上的兩個度數皆為負值。順散光則是垂直子午線的屈光力較強,負柱面處方的軸位通常在 。
解題方法
圖中垂直子午線為 ,水平子午線為 。
兩個主子午線度數都為負,因此是複合性近視性散光。換成負柱面處方,可寫成:
其中 對應水平的 子午線;負柱面度數為 ,作用於與軸位垂直的 子午線,使該方向合計為 。
第 6 題2 分
下列何者屬於順(規)散光(with-the-rule astigmatism)?
核心觀念
散光是兩個互相垂直的主子午線屈光力不同所形成。判斷順規散光(with-the-rule astigmatism,WTR),要看角膜最陡的子午線:位於垂直方向(約 )為順規;位於水平方向(約 )為逆規。
處方中的柱鏡軸位表示柱鏡沒有屈光力的方向;柱鏡的屈光力作用在與軸位垂直的子午線。因此須先確認柱鏡正負,再判斷其屈光力較大的子午線。
解題方法
正柱鏡形式中,柱鏡軸位方向的屈光力由球鏡提供;與軸位垂直方向的屈光力為球鏡加柱鏡。負柱鏡形式則是軸位方向由球鏡提供,垂直方向為球鏡加柱鏡。若處方有球鏡與柱鏡兩項,先合併成主子午線屈光力,再比較垂直、水平兩方向。
- 垂直子午線屈光力較正(或較少負),表示垂直子午線較陡,屬順規散光。
- 水平子午線屈光力較正(或較少負),表示水平子午線較陡,屬逆規散光。
選項分析
(A)
球鏡為 ,柱鏡為 ,軸位為 。水平子午線屈光力為 ;垂直子午線屈光力為 。水平較垂直屈光力大,屬逆規散光,錯誤。
(B)
第 7 題2 分
一 透鏡位於 透鏡前 處,若有一個實物體(real object)位於 透鏡前 處,其影像位在第二片透鏡()後幾公分?
核心觀念
本題考兩片薄透鏡間的逐次成像。每片透鏡分開計算:第一片透鏡形成的像,作為第二片透鏡的物。採用透鏡公式
其中 為焦距、 為物距、 為像距。會聚透鏡焦距為正,發散透鏡焦距為負;實物的物距為正,實像的像距為正,虛像的像距為負。
解題方法
先將透鏡度數換算為焦距,單位使用公尺:
物體位於第一片透鏡前 ,因此 。套用透鏡公式:
所以第一片透鏡的像在其後 。第二片透鏡位於第一片後方 ,故此像位於第二片透鏡後方 ,是第二片透鏡的虛物,依符號慣例
第 8 題2 分
某鏡片材質每 透光率為 ,鏡片總厚度為 ,則此鏡片總透光率為何?
核心觀念
本題考查鏡片材料的透光率與厚度之關係。若每增加 厚度,光線的透過比例都是原來的 ,則光線每通過一層都要再乘上 。因此,透光率會隨厚度呈連乘關係。
解題方法
厚的鏡片可視為連續通過三個 厚度:
換算成百分比:
選項分析
第 9 題2 分
有關球面透鏡產生畸變(distortion),下列何者錯誤?
核心觀念
本題考球面透鏡的畸變(distortion)。畸變是影像形狀的改變,原因是鏡片中心與周邊區域的橫向放大率不同;影像大小隨視野位置改變,但不以清晰度或單純放大倍率改變為主要特徵。
常見的兩種畸變為:
- 桶形畸變(barrel distortion):影像周邊相對縮小,直線向外鼓出;常見於負透鏡。
- 枕狀畸變(pincushion distortion):影像周邊相對放大,直線向內凹入;常見於正透鏡。
解題方法
掌握正、負透鏡所造成的周邊影像變化,再核對各選項的描述。題目問「何者錯誤」,因此找出與畸變類型及放大率關係相反的敘述即可。
選項分析
第 10 題2 分
一實物與凹面鏡在空氣中()中,實物在凹面鏡(曲率半徑 )左側 ,則最後成像大小、性質為何?
核心觀念
凹面鏡成像使用鏡面公式與放大率公式:
其中 為焦距、 為物距、 為像距。凹面鏡的焦距為曲率半徑的一半,因此 時,。依常用鏡面符號約定,實物在鏡前、凹面鏡焦距取正; 代表像在鏡後形成虛像。
解題方法
物體距凹面鏡 ,小於焦距 。代入鏡面公式:
所以 ,負號表示像為虛像。放大率為:
第 11 題2 分
光線在某一介質中行進速度為每秒 萬公里,試問此介質在真空中折射率為何?
核心觀念
本題考查折射率的定義。介質相對於真空的折射率為真空中的光速與光在該介質中速度的比值:
其中 為真空中的光速,約為每秒 萬公里; 為光在介質中的速度。
解題方法
已知 萬公里/秒,代入公式:
速度單位相同,可直接約去,因此折射率為 。
選項分析
第 12 題2 分
當光線進入下列未鍍膜鏡片時,不考慮材質吸收的情況下,何者光線的穿透率最高?
核心觀念
本題考未鍍膜鏡片表面的反射損失,以及折射率對穿透率的影響。題目已排除材質吸收,因此穿透損失主要來自光線在空氣與鏡片界面的反射。
垂直入射時,單一界面的反射率為:
其中 、 分別是界面兩側的折射率。鏡片通常有前、後兩個表面;折射率與空氣()差距越小,界面反射越少,穿透率就越高。
解題方法
比較各材料的折射率與空氣的差距即可。常見標準值約為:CR-39 為 1.498、冕牌玻璃為 1.523、Trivex 為 1.53、聚碳酸酯為 1.586。CR-39 的折射率最低,與空氣的折射率差距最小,因此未鍍膜時界面反射最少,穿透率最高。
以單一界面估算,CR-39 的反射率約為:
第 13 題2 分
鏡片阿貝數(Abbe number)越高表示:
核心觀念
本題考鏡片材料的阿貝數與色散的關係。阿貝數是衡量材料色散程度的指標,常用定義為:
其中 、、 分別是材料在特定譜線下的折射率;分母 代表不同波長間的折射率差,反映色散程度。
阿貝數越高,表示色散越小;鏡片對不同波長光線的折射差異較小,因此色像差較低。
解題方法
直接抓住「阿貝數與色散程度成反比」這個關係:阿貝數升高,材料色散降低;色散降低,鏡片造成的色像差也隨之降低。因此符合題意的是「色像差越低」。
第 14 題2 分
一眼屈光度數為 , 值為 (),選擇硬式隱形眼鏡基弧為 (),則隱形眼鏡度數應為多少?
核心觀念
硬式隱形眼鏡與角膜之間的淚液層會形成「淚液鏡片」。其度數可用基弧與角膜曲率的屈光度差估算:
隱形眼鏡度數則為:
解題方法
題目給定角膜 值為 ,基弧為 ,因此淚液鏡片度數為:
淚液鏡片為負度數,故隱形眼鏡需增加 的補償:
選項分析
- **(A) :錯誤。
第 15 題2 分
散射是由於介質中的不均勻性造成的。關於瑞利散射(Rayleigh scattering),主要為藍色之散射,其分子或粒子之大小有何特徵?
核心觀念
本題考瑞利散射的粒子尺寸與光波長的關係。瑞利散射適用於散射粒子遠小於入射光波長的情況,亦即粒子尺寸小於光的波長。瑞利散射強度約與波長的四次方成反比:
因此,波長較短的藍光比波長較長的紅光更容易被散射。
解題方法
辨認題目中的「瑞利散射」即可判斷粒子尺度:其分子或粒子尺寸須遠小於光波長;在選項中對應「小於光的波長」。藍光散射較強,則可由 理解:藍光波長較短,散射強度較大。
選項分析
第 16 題2 分
光線從空氣中以 角入射玻璃,而在玻璃裡的折射角為 ,則此玻璃的折射率為何?
核心觀念
本題考查光線由一種介質進入另一種介質時的折射,使用史涅爾定律:
其中 、 分別是入射介質與折射介質的折射率;、 則是光線與界面法線的夾角。空氣的折射率可近似取 。
解題方法
光線由空氣進入玻璃,已知入射角為 、折射角為 。依史涅爾定律:
因此:
第 17 題2 分
有關常見的鏡片折射率,下列何者錯誤?
核心觀念
本題考常見眼鏡鏡片材料的折射率。折射率通常以 表示,反映光在材料中傳播時的折射特性;不同材料的折射率不同,會影響鏡片在相同度數下的厚度。
常見材料的代表折射率如下:
| 鏡片材料 | 折射率 |
|---|---|
| CR-39 樹脂 | 約 |
| 冕牌玻璃(Crown glass) | 約 |
| Trivex | 約 |
| 聚碳酸脂(Polycarbonate) | 約 |
實際數值可能因材料配方或標示方式略有差異;本題採用眼科光學教材中常見的代表值。
解題方法
逐項將題目所列數值與常見材料折射率對照。CR-39 的折射率約為 ,並非 ;其餘三項列出的數值都符合常見代表值。因此錯誤選項為 A。
選項分析
第 18 題2 分
患者屈光不正處方為 ,而鏡片前表面屈光力為 ,則鏡片的後表面屈光力為何?
核心觀念
本題考球面鏡片與柱面鏡片的屈光力相加,以及散光處方轉換成兩個主子午線屈光力。鏡片某一主子午線的總屈光力,等於前表面與後表面在該子午線上的屈光力代數和:
球面屈光力對所有子午線相同;柱面屈光力則只作用於與柱面軸相差 的子午線。
解題方法
處方為 。
- 在 子午線上,通過柱鏡軸,柱鏡屈光力為 ,故總屈光力為 。
- 在 子午線上,柱鏡屈光力全數作用,故總屈光力為 。
前表面為球面,屈光力 ,因此兩個子午線上的後表面屈光力分別為:
以較弱屈光力子午線作球面基底,後表面為 ;另一子午線比它多 ,柱鏡軸位於 ,可寫成 。換成正柱鏡表示,即:
選項分析
第 19 題2 分
透過檢影鏡,在距離 處檢查一調節放鬆、配戴舊眼鏡 的顧客。測得 方向(水平方向)的中和點鏡片為 ,在 (垂直)方向中和點鏡片為 ,則配眼鏡的正確度數為何?
核心觀念
本題考檢影鏡中和點的工作距離補償,以及如何由兩個主子午線的屈光度換算球柱鏡處方。
檢影鏡距離為 ,工作距離屈光度為:
中和點鏡片度數須扣除工作距離屈光度,才能得到受檢眼的屈光度:
解題方法
水平方向 的中和點鏡片為 ,故該子午線屈光度為:
垂直方向 的中和點鏡片為 ,故該子午線屈光度為:
顧客配戴的舊眼鏡為 。其在 子午線的度數為 ,在 子午線的度數為 。
因此,相對於舊眼鏡,兩個子午線分別需要增加:
以負柱鏡表示時,軸位 的球鏡值等於 子午線度數,柱鏡值為 減去 子午線度數:
這是依題目所列檢影結果直接計算的屈光處方。題目另提供舊眼鏡度數,依常規不能把舊眼鏡再加進由中和點算出的處方;若將舊眼鏡視為基底鏡片而計算變動量,亦不能據此得到選項 D。
第 20 題2 分
【題組共用題幹】 跟 的兩個柱狀鏡片緊密接合疊加。
兩個柱狀鏡片緊密接合疊加的等效球面鏡當量為多少?
核心觀念
緊密接合的柱狀鏡片,其等效屈光力可按兩個主子午線的屈光力分別相加。球面鏡當量(spherical equivalent, SE)則是等效處方中兩個主子午線屈光力的平均值;以球柱處方表示時:
解題方法
先將兩片鏡片各自換算成兩個主子午線的屈光力,再相加。
第一片 :
- 軸向 子午線上的柱鏡屈光力為 ,總屈光力為 。
- 與軸向垂直的 子午線上,柱鏡屈光力為 ,總屈光力為 。
第二片 :
- 軸向 子午線上的柱鏡屈光力為 ,總屈光力為 。
- 與軸向垂直的 子午線上,柱鏡屈光力為 ,總屈光力為 。
兩片鏡片在各主子午線的屈光力相加:
第 21 題2 分
【題組共用題幹】 跟 的兩個柱狀鏡片緊密接合疊加。
這兩個柱狀鏡疊加後的光學十字在座標表示應為下列何者?
核心觀念
柱狀鏡片的軸度方向沒有柱面屈光力,與軸度垂直的子午線則具有柱面屈光力。因此,柱面度數要加在垂直於軸度的方向上。
兩片鏡片緊密接合時,各子午線上的屈光力分別相加;軸度為 與 的主子午線互相垂直,可分別計算。
解題方法
先把每片鏡片改寫成兩個主子午線的屈光力:
- 軸向:沒有柱面屈光力,為 。
- 子午線:。
- 軸向:沒有柱面屈光力,為 。
- 子午線:。
將相同方向的屈光力相加:
所以疊加後為 在 子午線, 在 子午線,符合選項 (D)。
選項分析
第 22 題2 分
【題組共用題幹】 跟 的兩個柱狀鏡片緊密接合疊加。
這兩個柱狀鏡緊密疊加後,在透鏡組合前方 放置一個點狀物體,最近跟最遠的成像線是分別距離透鏡組合為何?
核心觀念
本題考柱鏡的軸向表示、兩主子午線屈光力,以及透鏡公式。
柱鏡軸向上的屈光力為 ,與軸向垂直的子午線才有柱鏡屈光力。兩片鏡片緊密接合時,各子午線的屈光力可直接相加。物體在鏡片前方 ,物距為 ;每個主子午線分別形成一個成像線。
解題方法
先將兩片鏡片各自換算成 與 子午線的屈光力,再相加。
第一片 :
- 子午線位於柱鏡軸上,屈光力為 。
- 子午線垂直於柱鏡軸,屈光力為 。
第二片 :
- 子午線位於柱鏡軸上,屈光力為 。
- 子午線垂直於柱鏡軸,屈光力為 。
兩片疊加後:
使用薄透鏡成像公式,採光度表示:
物體位於鏡片前方 ,故物方光度為 。
對 子午線:
第 23 題2 分
【題組共用題幹】 跟 的兩個柱狀鏡片緊密接合疊加。
這兩個柱狀鏡緊密疊加後,在透鏡組合前方 放置一個點狀物體,所產生影像的最小模糊圈距離透鏡組合為何?
核心觀念
柱狀鏡在指定方向的屈光力,取決於該方向的子午線度數。軸位方向本身沒有柱鏡屈光力;與軸位垂直的方向,則承受完整柱鏡度數。兩片鏡片緊密接合時,各子午線的屈光力可直接相加。
點物體經有兩個互相垂直主子午線屈光力的鏡片後,會形成前後兩個線焦線。最小模糊圈位於兩線焦線的中間屈光位置,也就是兩個線焦線的屈光度取平均之處。
解題方法
先將兩片鏡片換算成兩個主子午線的屈光力。
第一片 :
- 子午線沿柱鏡軸,屈光力為 。
- 子午線與軸垂直,屈光力為 。
第二片 :
- 子午線沿柱鏡軸,屈光力為 。
- 子午線與軸垂直,屈光力為 。
逐子午線相加:
物體距鏡片 ,物方屈光度為 。各子午線的像方屈光度為物方屈光度加上鏡片屈光力:
第 24 題2 分
【題組共用題幹】 跟 的兩個柱狀鏡片緊密接合疊加。
這兩個柱狀鏡疊加後的度數可表示為下列何者?
核心觀念
柱狀鏡片可用「兩主子午線屈光力」表示:
- 球柱鏡 的軸向子午線屈光力為 。
- 與軸向垂直的子午線屈光力為 。
兩鏡片緊密接合時,同一子午線上的屈光力相加。
解題方法
第一片為 :
- 子午線:
- 子午線:
第二片為 :
- 子午線:
- 子午線:
逐子午線相加:
以正柱鏡表示時,球鏡取較小主子午線屈光力,柱鏡為兩主子午線的差,軸位標在柱鏡不增加屈光力的方向:
換成負柱鏡表示(球柱鏡轉置:球鏡加柱鏡、柱鏡改變正負、軸位轉 ):
選項分析
第 25 題2 分
下列關於光束的聚散度之敘述,何者錯誤?
核心觀念
本題考「光束聚散度」的定義。聚散度以光線波前的曲率半徑倒數表示,單位為屈光度(D),也可寫成:
其中 為介質折射率, 為光源點至參考面的距離;在空氣中 ,因此聚散度的大小約為距離(公尺)的倒數。
以光束傳播方向為正方向時,會聚光的聚散度為正,發散光為負;平行光可視為光源位於無窮遠處,因此聚散度為 。
解題方法
依定義檢查各選項:發散光的聚散度應為負值;聚散度大小與光源距離成反比;平行光的聚散度為 。因此,將平行光的聚散度說成無窮大,與定義不符。
第 26 題2 分
陳先生右眼所需眼鏡的兩個稜鏡量分別為 基底在 和 基底 ,組合他的兩個稜鏡量為一,則最終稜鏡處方下列何者正確?(;;;;;)
核心觀念
稜鏡量是向量。合併兩個稜鏡時,須依各自基底方向分解成水平與垂直分量,再將同方向分量相加,最後求合成向量的大小。本題求的是合成稜鏡量;基底方向影響分量的正負與合成方向,但不會改變大小的計算原則。
解題方法
以題目角度表示基底方向,將兩個稜鏡分別分解為水平、垂直分量。令 軸為水平、 軸為垂直,則:
第一個稜鏡為 、基底 。利用 ,其分量為:
第二個稜鏡為 、基底 。利用 ,並由 的直角三角形比例得 :
合併後的分量為:
第 27 題2 分
有一片 的球鏡,在施做時鏡片中心不小心往瞳孔中心的鼻側偏移 ,往下側偏移 ,會造成什麼樣的稜鏡效果?
核心觀念
本題考Prentice 定律,用來計算鏡片光學中心偏離視線時產生的稜鏡效果:
其中 為稜鏡度(), 為視線與光學中心的距離(公分), 為鏡片屈光力(D)。球鏡各方向的屈光力相同,因此水平、垂直分量可分別計算。
負鏡片的稜鏡基底方向與偏心方向相反:視線落在光學中心的鼻側時,稜鏡基底朝外;視線落在光學中心的下側時,稜鏡基底朝上。
解題方法
鏡片中心相對瞳孔中心向鼻側偏移 、向下偏移 ,表示瞳孔視線相對鏡片光學中心位於顳側 、上方 。
先將偏心量換算為公分:
水平稜鏡量:
垂直稜鏡量:
第 28 題2 分
邱小姐拿醫師處方,上面敘述兩眼皆是 ,另外她有外斜視,需要 稜鏡來矯正,原本瞳距(interpupillary distance)是 ;修改瞳距為多少後,可以滿足稜鏡矯正效果?
核心觀念
本題考驗眼鏡稜鏡效應與瞳距調整的關係,使用 Prentice 定則:
其中, 為稜鏡度()、 為視線通過點相對於鏡片光學中心的偏心量(公分), 為鏡片屈光度(D)。負鏡片產生的稜鏡底方向與視線偏心方向相反。
解題方法
兩眼均為 。要產生 的矯正稜鏡效應,所需偏心量為:
外斜視的矯正方向為底向內(base-in)。負鏡片要產生底向內效果,視線需通過鏡片光學中心的外側,因此兩眼的單眼瞳距各向外增加 ,總瞳距增加:
原瞳距為 ,調整後為:
然而, 不在題目選項中。依官方答案 D(),其採用的計算是將 視為兩眼合計的瞳距變化量:
選項分析
第 29 題2 分
一視覺障礙者下視野缺損,除了使用手杖協助外,驗光師也希望可以透過於框架眼鏡上貼上菲涅耳稜鏡(Fresnel prisms)貼片來減少頭位的轉動,下列選項何者較適當?
核心觀念
本題考驗以菲涅耳稜鏡(Fresnel prism)改善下視野缺損者的視野補償位置與稜鏡基底方向。稜鏡會使光線朝基底方向偏折,物像則看起來朝稜鏡頂端偏移。因此,要把下方視野中的物體影像移入較容易看見的區域,應使影像向上移,也就是使用基底朝下的稜鏡。
解題方法
下視野缺損時,將菲涅耳稜鏡貼在鏡片的下緣,可使下方視野的光線經稜鏡偏折,讓其影像朝上方移動,進入較可用的視野範圍。基底朝下時,影像朝稜鏡頂端、也就是上方移動,符合補償方向。
選項分析
第 30 題2 分
關於稜鏡的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
本題考稜鏡的屈光特性,以及光線與影像的偏折方向。稜鏡以頂角和折射率造成光線偏折;其屈光效果是改變光線方向,本身不具會聚或發散光線的屈光力。
解題方法
先分清楚「屈光力」與「稜鏡偏折力」:屈光力描述透鏡使光線會聚或發散的能力,單位為屈光度;稜鏡則使光線改變方向,偏折量通常以稜鏡度表示。因此,稜鏡會造成偏移,但不能因此說它具有屈光力。
選項分析
(A) 稜鏡具有屈光力:錯誤。 稜鏡具有使光線偏折的能力,但不使光線會聚或發散,因此沒有透鏡意義下的屈光力。本題問「何者錯誤」,故選 (A)。
第 31 題2 分
下列有關眼球屈光系統之敘述,何者錯誤?
核心觀念
本題考眼球屈光系統中角膜與水晶體的表面曲率,以及兩者對眼球總屈光力的貢獻。曲率半徑越小,表面越彎;曲率半徑越大,表面越平。
角膜前表面的曲率半徑小於後表面,因此前表面較彎。水晶體則是後表面的曲率半徑通常小於前表面,後表面較彎。水晶體可藉由調節改變形狀與屈光力;角膜屈光力主要提供眼球屈光系統的固定基礎。
解題方法
先比較角膜和水晶體前、後表面的曲率半徑大小,再確認眼內屈光力的主要來源與調節方式。判斷時須區分「曲率半徑」與「彎曲程度」:半徑越小,彎曲程度越大。
選項分析
- **(A) 正確。**角膜前表面曲率半徑小於後表面,故「前表面曲率半徑比後表面曲率半徑大」錯?此選項敘述為「大」,與一般眼球光學數值關係相反。
第 32 題2 分
在標準模型眼(schematic eye)狀態下,遠視 的眼睛眼軸長度,較近視 的眼睛眼軸長度長或短多少?假設為軸性屈光不正(axial refractive error),標準模型眼屈光力是 ,軸長是 ,空氣和房水的折射率(refractive index)分別是 和 。
核心觀念
本題考軸性屈光不正與眼軸長度的關係。標準模型眼的屈光力固定為 ;在此條件下,遠視表示眼軸相對較短,近視表示眼軸相對較長。
以眼內介質折射率 、空氣折射率 ,可用眼軸方向的屈光力變化關係估算眼軸長度差:
其中 為模型眼屈光力, 為兩眼的屈光度差。
解題方法
兩眼屈光度分別為 與 ,屈光度差為:
代入模型眼屈光力 :
第 33 題2 分
以模型眼(schematic eye)來簡單估算,眼軸長度與近視度數的增加關聯,下列何者最貼近真實?
核心觀念
本題考眼軸長度增加與近視度數變化的近似關係。以模型眼估算,眼軸增長會使視網膜相對於眼球光學系統的焦點向後移,形成近視性屈光不正。常用的簡化記憶值是:眼軸每增加約 ,近視約增加 。
解題方法
由高斯成像關係的簡化形式,眼內像方屈光力可近似寫成:
其中 為眼內介質折射率, 為像方距離。對眼軸長度作小幅變化,可用微分估算屈光度變化:
模型眼的像方距離約為 ,眼內折射率約為 。因此眼軸每增加 ,屈光度變化約為:
約略可記為 。反過來換算:
第 34 題2 分
角膜地形圖(corneal topography)測量技術之起源,是來自於下列那一項測量工具的使用原理?
核心觀念
本題考角膜地形圖的起源原理。傳統角膜地形圖利用普拉西多環(Placido rings)反射角膜表面:將同心圓環影像投射或呈現在角膜上,再觀察角膜反射出的環像形狀與間距,據此分析角膜表面的曲率與形態。這項測量原理源自 Placido disc(普拉西多盤)。
解題方法
看到題幹問角膜地形圖測量技術的「起源」,應直接連結其經典原理:同心環投射、角膜反射、分析環像變形。四個選項中,只有 Placido disc 使用這種環像反射方式,因此選 D。
選項分析
- **(A) stenopaeic slit(針孔狹縫)錯誤:**以狹窄孔縫限制入眼光束,常用於改善模糊或評估視力問題;不以同心圓環的角膜反射影像測量角膜地形。
第 35 題2 分
眼科玻璃體切除手術中,以矽油(silicone oil,折射率 )充填眼球後,對眼球屈光狀態的影響,下列何者正確?
核心觀念
本題考矽油填充眼球後,因矽油與眼內液體折射率不同,以及眼內矽油界面的形狀改變,所造成的屈光度變化。題目給定矽油折射率為 ;重點是依有無水晶體判斷矽油形成的界面呈現何種光學作用。
「有水晶體」稱為有晶體眼;「無水晶體」稱為無晶體眼。矽油填充後,有晶體眼通常呈現遠視方向的屈光變化,無晶體眼則呈現近視方向的屈光變化。
解題方法
先依水晶體狀態分辨矽油界面的形狀與等效透鏡作用:
- 有水晶體眼:矽油的前界面形成發散作用,降低眼球的有效會聚力,使焦點相對移到視網膜後方,因此屈光朝遠視方向改變。
- 無晶體眼:矽油的前界面形成會聚作用,增加整體會聚效果,使焦點相對移到視網膜前方,因此屈光朝近視方向改變。
第 36 題2 分
當用隱形眼鏡校正眼睛的遠距視力時,與眼鏡相比,需要多少調節能力才能聚焦近處物體的圖像?
核心觀念
本題考的是矯正鏡片頂點距離改變後,眼睛看近物時的調節需求。隱形眼鏡直接貼近角膜,眼鏡則位於角膜前方;兩者雖都能矯正遠距視力,近距離時的有效屈光度不同。
以一般距離、正視化矯正為前提,近視眼配戴隱形眼鏡時,鏡片相較眼鏡更靠近眼睛,近物所需的調節量較少;遠視眼則相反,隱形眼鏡會使近物所需調節量較眼鏡少。因此本題選 (B)。
解題方法
近距離調節需求取決於眼睛看近物時必須增加多少屈光力。比較眼鏡與隱形眼鏡時,關鍵是鏡片到角膜的距離,也就是頂點距離:
- 近視矯正使用負鏡片。負鏡片移近眼睛時,其在眼平面的有效負度數絕對值變大;要維持同一遠距矯正,隱形眼鏡度數通常比眼鏡較不負。近距離時,眼鏡負鏡片造成的調節需求較大,故隱形眼鏡會降低近視眼的調節需求。
- 遠視矯正使用正鏡片。正鏡片移近眼睛時,其在眼平面的有效正度數變小;要維持同一遠距矯正,隱形眼鏡度數通常比眼鏡較正。看近時,隱形眼鏡需要較多調節,故其調節需求高於眼鏡。
第 37 題2 分
林小姐右眼有 的近視度數,在沒有任何矯正的狀況下,要讓在角膜前 的物體清楚成像在視網膜上,必須做多少調節(accommodation)?
核心觀念
調節是眼睛增加屈光力,以補足近距離物體所需的會聚能力。物體距離以公尺表示時,近距離需求可用倒數換算為屈光度:
近視眼的遠點位於眼前;若近視度數為 ,遠點距離為 。遠點屈光度也可直接用來計算近距離所需的調節量。
解題方法
物體位於角膜前 ,其屈光需求為:
林小姐有 近視,未矯正時眼睛已有 的近視屈光狀態。對此近距離目標,所需調節量為近距離需求減去近視度數:
因此須做 調節,選項 (A) 正確。
選項分析
第 38 題2 分
一名 歲的正視眼患者,感覺近用視力模糊,大部分的近距離工作是在與他的角膜平面相距 處。今加入 的暫定近附加度數(add),運用負相對調節(NRA)與正相對調節(PRA)來微調暫定近附加度數。若 NRA 為 ,PRA 為 ,此患者微調後的近附加度數為多少?(忽略景深)
核心觀念
本題考驗近附加度數與相對調節(relative accommodation)的關係。加入較正的鏡片會減少調節需求;加入較負的鏡片則會增加調節需求。
在已加入暫定近附加度數後:
- 負相對調節(NRA):逐步加入正鏡,測量還能放鬆多少調節。
- 正相對調節(PRA):逐步加入負鏡,測量還能增加多少調節。
題目以 NRA 與 PRA 的平均值作為近附加度數的微調量:
其中 PRA 題目以負號表示;平均值為正時,表示暫定近附加度數偏低,需增加 add。
解題方法
已知暫定近附加度數為 ,NRA 為 ,PRA 為 。
先計算兩者的平均值:
平均值為 ,表示暫定 add 偏高,應減少 。因此微調後:
第 39 題2 分
【題組共用題幹】 一名 歲的正視眼患者,感覺近用視力模糊,大部分的近距離工作是在與他的角膜平面相距 處。今加入 的暫定近附加度數(add),運用負相對調節(NRA)與正相對調節(PRA)來微調暫定近附加度數。若 NRA 為 ,PRA 為 ,此患者微調後的近附加度數為 。(忽略景深)
承上題,此患者透過此近附加度數鏡片觀看時的清晰視力範圍為何?(忽略景深)
核心觀念
本題考驗近用附加度數下的調節範圍。正視眼透過近附加鏡片觀看時,物體所需的調節量,等於物距的倒數減去近附加度數:
其中 以公尺表示, 的單位為屈光度(D)。忽略景深時,清晰範圍的兩端分別由眼睛可接受的最大調節放鬆量與最大調節刺激量決定。
解題方法
題目已給微調後近附加度數為 ,且 NRA 為 、PRA 為 。在近用鏡片前,NRA 表示可再放鬆調節 ;PRA 表示可再增加調節 。
**最遠清晰距離:**NRA 放鬆調節後,總調節量為 。所需物 vergence 因此為:
依本題採用的近用調節範圍計算,遠端以 的物距 vergence 求得:
不過選項所列清晰範圍是以近附加度數與相對調節量直接換算的近距離範圍;依官方答案的計算方式,遠端物距 vergence 為:
換算為眼前距離為 ,與選項不符。題目官方答案 D 對應的是把遠端 vergence 取為 ,得到 ;近端則由 ,距離為 ,也不等於選項的 。
第 40 題2 分
有關景深(depth of field)和焦深(depth of focus)的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
**景深(depth of field)**是物體空間中仍能在視網膜上形成可接受清晰影像的範圍;**焦深(depth of focus)**則是影像空間中,像面偏離視網膜但仍可接受清晰的範圍。
兩者都與眼睛的容許模糊圈有關。幾何光學下,瞳孔愈小,光束愈窄,物距或像距改變時形成的模糊圈增長得愈慢,因此景深與焦深都會增加。題目明確排除繞射,故不考慮瞳孔縮小所帶來的繞射模糊。
解題方法
先分辨景深與焦深所描述的空間:
- 景深看物體位置改變後,視網膜成像仍可接受清晰的範圍。
- 焦深看像面位置偏離視網膜後,影像仍可接受清晰的範圍。
接著比較瞳孔大小:在不考慮繞射時,瞳孔半徑縮小會使光錐變窄;同樣程度的物距或像距偏移,造成的模糊圈較小,所以景深和焦深都變廣。據此可判斷,聲稱小瞳孔使焦深變窄的 (B) 錯誤。
選項分析
第 41 題2 分
有關調節(accommodation)的生理變化敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
本題考驗調節時睫狀肌、懸韌帶與水晶體形狀的連動關係。看遠時,睫狀肌放鬆,懸韌帶張力增加,水晶體被拉得較扁平,屈光力下降;看近時,睫狀肌收縮,懸韌帶張力減少,水晶體因自身彈性而變厚、變凸,屈光力增加。
因此,調節時水晶體前表面曲率半徑會變小,而不是變大。
解題方法
先判斷睫狀肌處於放鬆或收縮,再依序推定懸韌帶張力、水晶體形狀與屈光力:
- 睫狀肌放鬆 → 懸韌帶張力增加 → 水晶體變扁、前表面較平 → 屈光力下降。
- 睫狀肌收縮 → 懸韌帶張力減少 → 水晶體變厚、前表面更凸 → 屈光力增加。
依此檢查各選項,與這條生理變化鏈不符者即為錯誤敘述。
選項分析
第 42 題2 分
一位絕對老花正視眼的患者,戴著近方矯正度 的眼鏡。若患者的總焦深(depth of focus)為 ,則患者的景深(depth of field)為何?
核心觀念
**景深(depth of field)**是物方可接受的清晰範圍,以物方屈光度表示;**焦深(depth of focus)**是像方可接受的清晰範圍。題目已直接給出「總焦深」為 ,求物方的景深。
患者為絕對老花,表示沒有可用調節力;近方眼鏡提供 的近用矯正。以眼鏡平面上的物方會聚度計算時,薄透鏡使光線的會聚度增加固定的眼鏡度數。因此,物距的會聚度範圍只會整體平移,範圍寬度不變。
解題方法
在近方眼鏡度數固定、忽略鏡眼距影響的題目模型下,眼鏡前後的會聚度關係為:
其中 。因為 是固定值,會聚度上下限相減時,這個固定值會抵消,因此景深的總範圍等於題目給的總焦深:
第 43 題2 分
【題組共用題幹】 一位絕對老花正視眼的患者,戴著近方矯正度 的眼鏡。若患者的總焦深(depth of focus)為 ,則患者的景深(depth of field)為 。
承上題,患者其近方視力的線性範圍為何?
核心觀念
本題考驗焦深與景深的關係,以及如何把眼鏡度數與景深範圍換算成物距。
- 焦深是視網膜像方可容許的清晰度範圍。
- 景深是物方可維持清晰的距離範圍。
- 絕對老花正視眼沒有調節能力,因此近方矯正度數代表其近距離視物所需的會聚度數;本題再用題幹所給景深,計算近方清晰範圍的兩端。
解題方法
近方矯正度數為 ,其對應的近點物距為:
題幹給定景深為 。以近方焦度 為中心,景深範圍為:
因此,物方可清晰的屈光度範圍為 。換算成距離時,屈光度愈大,物距愈近:
故理論範圍約為 。在選項中,只有 (B) 落在這個清晰範圍內;官方答案以近方焦度 對應的 為中心,選取涵蓋該近方工作距離的範圍。
選項分析
第 44 題2 分
有一原處方為 at ,當頂點距離(vertex distance)從 減少為 ,此時鏡片度數應如何調整?
核心觀念
本題考驗頂點距離改變時的鏡片度數換算。鏡片度數 與鏡片後方指定距離處的屈光力,可用頂點距離換算公式表示:
其中 為原鏡片度數、 為新鏡片度數, 是兩個頂點距離的差,須以公尺代入。此式適用於球面鏡片的頂點距離補償。
解題方法
原處方為 ,頂點距離由 減至 ,新鏡片更靠近眼睛,距離差為:
代入公式:
因此,新頂點距離為 時,鏡片度數應調整為約 。
選項分析
第 45 題2 分
下列那些是針對在可見光黃光 的點光源下可能產生的像差(aberration)?
①側向色像差(lateral chromatic aberration) ②縱向色像差(longitudinal chromatic aberration) ③彗星像差(coma) ④縱向球面像差(longitudinal spherical aberration)
核心觀念
本題考「單色像差」與「色像差」的區別。題目指定點光源只發出可見光黃光 ,可視為單一波長的光。
- 色像差來自材料折射率隨波長改變,使不同波長的光形成位置或大小不同的像。縱向色像差是不同波長的焦點沿光軸分離;側向色像差是不同波長的像在像平面上的位置或放大率不同。判斷這兩種像差,須比較不同波長。
- 單色像差可在單一波長下發生。彗星像差通常出現在離軸物點;縱向球面像差則是同一物點的近軸光線與邊緣光線聚焦位置不同。
解題方法
先依光源波長判斷像差類型:題目只給 ,沒有其他波長可供比較,因此①側向色像差與②縱向色像差不列入本題可產生的像差。③彗星像差與④縱向球面像差屬單色像差,在此波長下仍可發生。
第 46 題2 分
通過透鏡中心的光線可能造成的像差,下列何者錯誤?
核心觀念
本題考「透鏡中心光線」與各種像差的關係。球面像差主要來自同一物點發出的軸上光線,經透鏡不同高度的區域折射後,不能會聚於同一像點;場曲與斜向像散則與離軸成像有關;色像差則源自介質折射率隨波長改變。
解題方法
先分辨像差的成因,再看它是否能由通過透鏡中心的光線造成。通過透鏡中心的光線可作為離軸光束的主光線;它本身不會因透鏡不同高度處的折射差異形成球面像差。球面像差需要比較通過不同透鏡高度的光線,因此不屬於中心光線造成的像差。
選項分析
- (A) 球面像差:錯誤。 球面像差是軸上光束中,通過透鏡不同高度的邊緣光線與近軸光線折射程度不同所致。只看通過透鏡中心的光線,不能形成這種不同高度光線的會聚差異,因此本項是題目所問的錯誤敘述。
第 47 題2 分
有關縱向球面像差(longitudinal spherical aberration)的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
縱向球面像差(longitudinal spherical aberration)是指:透鏡周邊光線與近軸光線折射後,沿光軸聚焦的位置不同,兩個焦點之間的軸向距離就是縱向球面像差。這種像差源自球面透鏡表面的折射特性,並非只會出現在凸透鏡;凸透鏡與凹透鏡都可能產生。
像差大小會受透鏡前、後表面的曲率、透鏡形狀與光線入射位置等因素影響。一般而言,離光軸較遠的周邊光線折射角度較大,因此比近軸光線更容易出現焦點偏移。
解題方法
先辨認題目問的是「縱向球面像差」,再檢查各敘述是否符合其成因與適用範圍:
- 是否將球面像差誤說成只由某一種形狀的透鏡產生?
- 是否符合周邊光線比近軸光線更容易產生焦點差異?
- 是否承認透鏡前、後表面的形狀都會影響像差?
其中「只有凸透鏡會產生」把適用範圍限制得過窄,與球面像差可出現在不同透鏡形狀的事實不符,因此為錯誤敘述。
選項分析
- (A) 透鏡的前表面會影響色像差大小:錯誤敘述。 透鏡前表面的曲率會影響光線在第一界面的折射,也會影響整個透鏡的像差表現。不過本題主題是「縱向球面像差」,選項寫成「色像差」;色像差指不同波長的光折射程度不同所造成的焦點或成像位置差異,與球面像差不是同一種像差。
第 48 題2 分
某人裸視時見 外由水平線條組成的光柵非常清晰,垂直線條組成的光柵模糊,配戴 眼鏡後,表示遠方視標垂直線條非常清晰,其散光種類為:
核心觀念
本題考散光眼的兩條主子午線屈光狀態,以及柱鏡軸向與清晰線條方向的關係。
光柵的線條方向與其細節方向互相垂直:水平線條的細節沿垂直方向,垂直線條的細節則沿水平方向。眼睛屈光力不足的子午線,會使該方向的細節較模糊;加入正球鏡後,兩條主子午線的屈光力都增加相同度數。
解題方法
裸視時,水平線條清晰、垂直線條模糊,表示垂直方向的細節較不清楚,因此垂直子午線的屈光力不足較多。
戴上 後,垂直線條轉為清晰,表示原本較屈光不足的子午線經正球鏡補足後,已達到清晰;而另一主子午線則因同樣增加 ,相對呈現過矯。依題目描述,兩主子午線屈光狀態可判為:
- 一條主子午線為遠視。
- 另一條主子午線為正視。
因此是單純性遠視散光。
第 49 題2 分
下列有關鏡片材質折射率的敘述,何者錯誤?
核心觀念
本題考查鏡片材質折射率與鏡片厚度、阿貝數、穿透率及反射率的關係。
- **鏡片厚度:**在度數、鏡片形狀及其他條件相同時,折射率較高的材料能以較平坦的曲面產生相同屈光力,因此鏡片可做得較薄。
- **阿貝數:**阿貝數反映材料的色散程度。一般鏡片材料中,折射率越高,色散越大,阿貝數越小。
- **反射率:**未鍍膜、光線垂直入射時,單一介面的反射率可用下式表示: 其中 為鏡片折射率。折射率越高,反射率越高。
- **穿透率:**穿透率受表面反射、吸收、鍍膜與鏡片厚度等因素影響,不能單憑折射率判定為「折射率越低,穿透率越低」。
解題方法
逐項檢查折射率與各性質的典型關係。A、B、D 都符合一般鏡片材質的基本趨勢;C 把折射率與穿透率說成固定的單向關係,與反射定律不符。
第 50 題2 分
有關鏡片影響網膜影像大小的敘述,下列何者錯誤?
核心觀念
本題考鏡片的影像倍率,也就是鏡片對網膜影像大小的影響。眼鏡鏡片的倍率主要受屈光力、鏡片形狀、厚度、材料折射率及頂點距離影響;隱形眼鏡貼近角膜,頂點距離很小,因此其影像倍率通常接近 1。
薄透鏡的形狀可用形狀因子表示:
其中 為鏡片中心厚度, 為前表面屈光力。當中心厚度與總屈光力固定時,前表面形狀改變會影響鏡片倍率;前表面愈彎曲,形狀因子愈大,倍率也愈大。
解題方法
逐項判斷鏡片屈光性質與影像大小的關係,再用形狀因子檢視選項 (A)。本題官方答案為 (A),但依鏡片倍率的標準關係,(A) 的敘述與公式所示方向相反。