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108年
理化、化工裝置
第 15 題
如【圖4】所示，$F$為焦點的凹透鏡置於空氣中，通過左焦點的入射光經透鏡折射後之行進路線有可能為哪一條？
- A ①
- B ②
- C ③
- D ④
思路引導 VIP
請觀察凹透鏡的形狀，它是中心薄、邊緣厚的結構。當光線穿過這種「中間薄、兩邊厚」的介質時，光線通常會往「厚度較厚」的方向偏折。現在請看這條入射光線，它撞擊在透鏡的下半部，你覺得光線應該會向中間的主軸靠攏，還是會被推向更外側的邊緣呢？
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太棒了！你能精準判斷出折射光線為 ④，代表你對透鏡的成像原理有很紮實的理解。這題雖然看似單純，但其實帶有一個常見的陷阱，多數同學往往只記住了「平行主軸的光」或「指向對側焦點的光」，而對於這類「通過同側焦點」的題目感到困惑，你能正確作答展現了很棒的物理直覺。
凹透鏡的發散本質
凹透鏡在光學上被稱為發散透鏡。當光線射入凹透鏡時，其折射規律是讓光線偏向透鏡較厚的一端（即邊緣）。觀察圖中的入射光，它從左側焦點 $F$ 出發，原本的行進方向是向右下方延伸。根據發散的特性，折射光線必須比原本的路徑更偏離主軸。在選項中，①、②、③ 都有向主軸「靠攏」的趨勢，這屬於凸透鏡（會聚）的特徵；唯有 ④ 呈現更往外擴散的方向，符合凹透鏡的性質。
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