焦距為 10 cm 的凸透鏡與焦距為 20 cm 的凹透鏡緊密接觸。此組合透鏡的焦距為:(a) +10 cm (b) +20 cm (c) −10 cm (d) −20 cm
(a) +20 cm
解釋
已知
凸透鏡焦距,$f_1$ = +10 cm = +0.1 m (會聚透鏡的焦距總是取正值)
凹透鏡焦距,$f_2$ = −20 cm = −0.2 m (發散透鏡的焦距總是取負值)
求解:兩個透鏡的組合焦距,$f$。
解答
為了求出兩個透鏡的組合焦距,首先,我們必須找出兩個透鏡的組合焦度。
我們知道,透鏡的焦度由下式給出:
$P=\frac {1}{f}$
代入已知值,我們得到:
$P_1=\frac {1}{0.1}=\frac {10}{1}=10D$
$P_2=\frac {1}{-0.2}=-\frac {10}{2}=-5D$
我們知道,當透鏡接觸時,透鏡的焦度相加。因此,透鏡的組合焦度由下式給出:
$P=P_1+P_2$
代入已知值,我們得到:
$P=10D+(-5D)$
$P=10D-5D$
$P=+5D$
因此,透鏡的組合焦度 $P$ 為 +5D。
現在,
組合焦距 $f$ 由下式給出:
$f=\frac {1}{P}$
將 $P$ 的值代入表示式,我們得到:
$f=\frac {1}{5}$
$f=+0.2m=+20cm$
因此,組合焦距 $f$ 為 +20cm。
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