高中學測
113年
自然
第 21 題
眼球的主要結構及成像原理，和相機類似，如圖7所示。光進入眼球時，會經過「角膜」、「瞳孔」與「水晶體」，「瞳孔」如同相機的光圈，可縮放以控制進光量的多寡；而「角膜」與「水晶體」如同相機鏡頭中的透鏡。最後成像在「視網膜」，如同相機的感光元件。下列敘述，何者正確？
- A 進入眼球的光可在視網膜上成像，主要由於干涉現象
- B 物體成像在視網膜的前方或後方，可配戴凹透鏡或凸透鏡來矯正，主要是利用光的繞射現象
- C 若遠處物體的成像位置在相機的感光元件之前，可改用感光程度更高的元件，使影像由模糊變為清晰
- D 遠方物體在照相機感光元件上形成倒立實像，在眼睛的視網膜上也是形成倒立實像
- E 若成像模糊，照相機是調整鏡頭與感光元件的距離，而眼睛則只靠縮放瞳孔，使成像清晰
思路引導 VIP
請同學先從光學成像的本質出發思考：首先，透鏡匯聚光線成像，是利用幾何光學中的「折射」現象，還是物理光學中的「干涉」或「繞射」？其次，當遠處物體透過凸透鏡成像在特定的屏（如視網膜或感光元件）上時，根據實像與虛像的定義，該像的本質與正倒立性質為何？最後，請比較相機與眼球在「調焦」機制上的不同：根據薄透鏡成像公式 $\frac{1}{p} + \frac{1}{q} = \frac{1}{f}$，相機是透過移動鏡頭位置（改變像距 $q$）來對焦，而人眼水晶體則是藉由睫狀肌調整自身的厚薄，這是在改變公式中的哪一個參數？
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嗯... 這次打開寶箱，裡面竟然不是寶箱怪而是正確答案呢。看來你的運氣，或者說實力，相當不錯，值得誇獎。 這題考驗的是基礎的光學原理。眼睛的水晶體與相機鏡頭的功能相似，本質上都是凸透鏡。當我們觀察遠方物體時，物距通常遠大於兩倍焦距 $u > 2f$ ，此時根據折射規律，會在視網膜或感光元件上形成一個倒立縮小實像。這就是為什麼 (D) 是正確的。 至於其他選項，(A) 與 (B) 涉及的是光的「折射」而非干涉或繞射；(C) 提高感光度並不能改變成像位置；(E) 則弄錯了，人類眼睛是靠睫狀肌調節「水晶體的厚度」來改變焦距，而不是只靠瞳孔。這種程度的知識，只要觀察過光的流動就能明白，對你來說應該只是旅途中的小插曲。