中華民國高中物理教材 高三選修物理

1. 阿 Samn 的物理課本 http://mysecretpark.blogspot.tw/
4
幾
何
光學 Geometrical Optics
幾何光學 GEOMETRICAL OPTICS
高中物理
[日期]
相關版權說明：
 笑話集中的圖片來自彎彎的部落
格，Mr. Pig 漫畫集來自
http://godpig.com/blog/
 內頁部分圖片來自各版本教科書
或網路，版權仍屬原創者所有
 講義內容採用創用授權，不得商業
化(印給學生工本費除外)
本章的目標
在 1842 年，產生第一張的相片，自此生活中充滿著光學定律的
應用：如電視、電影、電腦等影像的產生。在這範圍的物理學，
我們稱為幾何光學。主要目標在於發現光行為的基本定律，並讓
這些定律可以功能人使用，製造或傳遞影像。
因此討論關於幾何光學的部分，內容上將高一基礎物理的部分加
以延伸，但增加的並不多，主要增加的部份為成像公式及司乃耳
定律。
西班牙太陽能發電塔的凹面鏡，集中陽光，獲得的高溫而產生蒸汽，進而推動渦輪機發電

2. 4-2 幾何光學 Geometrical Optics
REVIEW AND SUMMARY
1. 能夠區分「實像」與「虛像」
2. 瞭解反射與折射
3. 能區分拋物面鏡與球面鏡的差別。
4. 瞭解折射定律的內容和應用。
5. 瞭解全反射的原因與發生條件。
6. 認識透鏡種類，且能區分凸透鏡、凹透鏡的差別。
7. 能應用作圖法及成像公式判斷物體經透鏡後，成像的位置和性質。
8. 不論平面鏡、曲面鏡、透鏡，都能利用成像公式，並能與作圖法配合

3. 4-3幾何光學 Geometrical Optics
4.1 光的反射定律與平面鏡
學習目標
閱讀完這節，你應該能夠…
1. 瞭解光的基本性質
2. 區分實像與虛像
3. 解釋如何讓導體藉由靜電感應帶電
4.
光的基本性質及像的概念
1. 光的行進具有可逆性
2. 像(Image)：物體發出的光或是反射其他光源的光，藉由反射
3. 像的種類
 由實際光線會聚而成之像，稱為 實像 (Real Image)
 非實際光線會聚，而由其反向之延長線會聚而成之像，稱為
虛像 (Virtual Image)
 實像與虛像，皆是對 光學儀器 而言。若對人眼而言，可
看見之物皆成像於視網膜上
光的反射(Reflection)
1.定義：光由一介質傳遞另一介質，部分或是全部的光自介面反射
的現象
2.反射光與入射光
光速、頻率、波長不改變
反射光的光量隨介質種類、顏色及入射角而定。
3.反射定律：
 入射線與反射線分別位在法線的兩側，且三者共一平面。
 入射角=反射角。
圖 4-3 光的反射路徑 From Wiki
圖 4-1 光的可逆性示意圖

4. 4-4 幾何光學 Geometrical Optics
光槓桿定理(補充資料)
1.入射光方向不變，當平面鏡轉動θ，則反射光轉動 2θ
說明：
例題1.：基礎題
身高 170 公分的人，若眼睛離其頭頂 8 公分，則要經由掛在牆上
的平面鏡能看到自己全身的像，則：(1)鏡高最少若干？ (2)鏡的底
端離地高度不得超過幾公分？
解：
類題：甲、乙兩人同居一室，欲購得一平面鏡，使兩人皆能看見
全身的像，則所需之平面鏡長度最少要多少公分？（已知甲的身
高 180cm，眼高 170cm，乙的身高 160cm，眼高 150cm） (A)85
(B)90 (C)95 (D)100 cm 答案：D
類題：點光源距面積為100平方公分之平面鏡40公分，鏡前120公
分處有一牆與鏡面平行，則反射光照到牆上之面積為何？答案：
1600 cm2
※類題：一人兩眼間距離 D，而臉長，若： (1) d≤
2
D
(2) d>
2
D
，
則欲見臉之全貌之像，鏡之最小面積各為何？答：(1)
4
)( dD −
(2)
4
d
範例 演練

5. 4-5幾何光學 Geometrical Optics
4.2 曲面鏡
學習目標
閱讀完這節，你應該能夠…
1. 區分拋物面鏡與球面鏡的差別。 2. 能瞭解、利用作圖法決定物體經球面鏡後，成像的
位置和性質。
拋物面鏡 parabolic mirror
1.定義：將一拋物線繞著主軸（即對稱軸）旋轉 180o
，所產生的
曲面稱為拋物面，以拋物面作成反射面的鏡子即為拋物面鏡。
圖 4-4 右圖：凹拋物面鏡 左圖：凸拋物面鏡
2.拋物面鏡的幾何性質
 平行於主軸的光線入射至凹面拋物面鏡反射光線必定通過
拋物線的 焦點
 平行於主軸的光線入射至凸面拋物面鏡反射光線之反向延
長線必會聚於 虛焦點
3.拋物面鏡的應用
 碟型天線相當於拋物面鏡，用以會聚遠方傳來的電磁波
圖 4-6 西班牙太陽能發電塔的凹面鏡，集中陽光，利用獲得的高溫產生蒸汽
 反射式天文望遠鏡利用凹面拋物面鏡會聚光線。如右圖。
主軸F F'
圖 4-5 反射式望遠鏡的光路圖

6. 4-6 幾何光學 Geometrical Optics
球面鏡 Spherical Mirrors
1.定義：反射面為圓球面的一部份，稱為球面鏡，種類： 凸面鏡 、
凹面鏡
2.各部名稱：
焦點 F：平行主軸之光線經鏡面反射後焦聚之點，或向後沿長
之點
 焦距：焦點至鏡頂之距離即 OF，以 f 表示
 焦平面：垂直主軸而通過焦點之平面
 鏡頂（頂點）：鏡面之中心點
 曲率中心：即球心 C
 曲率半徑：球形之半徑
OC、CB、CA： 曲率半徑 ，以 r 表示
球面鏡與拋物面鏡的關係【補充資料】
1.球面鏡與拋物面鏡的幾何性質不同
2.兩鏡面在靠近主軸地方幾乎重合。遠離主軸才有明顯的差異。
3.在工程實務上，製造球面鏡遠比拋物面鏡簡單。若鏡面孔徑極小
球面鏡可視為拋物面鏡。
說明：
假設鏡之焦距為 f=
2
R
，R=球面之半徑
圓方程式為 (x−R)2
+y2
=R2
→y2
=2Rx−x2
當光線入射到近軸區之 P 點（近軸區就是與 x 軸接近之區域），
則此時的 P 點座標(xm, ym)中 xm 和 ym 間的關係為： ym
2
=2Rxm−xm
2
但 xm<<R 故 2Rxm−xm
2
≈2Rxm，故上式成為 ym
2
=2Rxm，此式就是
拋物線了。
C
A
B
A'
B'
R F O
圖 4-7 球面鏡示意圖
R
x
y
P
2
R
ym
xm
拋物線

7. 4-7幾何光學 Geometrical Optics
孔徑極小的球面鏡成像規則
1.凹面鏡
 平行主軸之入射光，其反射光線通過焦點。
 通過焦點之入射光，其反射光線平行於主軸。
 通過球心之入射光，其反射光線循入射光線的反方向行進。
 入射於鏡頂的光線，其反射光線對稱於主軸。
2.凸面鏡
平行主軸之入射光，其反射光線的反方向延長線通過焦點。
指向焦點之入射光，其反射光線平行於主軸。
射向球心之入射光，其反射光線循入射光線的反方向行進。
入射於鏡頂的光線，其反射光線對稱於主軸。
面鏡成像公式 The Mirror Formula
1.公式
1 1 1
p q f
+ =
說明：
2.面鏡公式符號法則
 鏡前實物p > 0
 鏡後虛物p < 0
 實像q > 0
 虛像q < 0
 凹面鏡f>0
 凸面鏡f<0
 平面鏡f=∞
3.橫向放大率：與鏡面平行方向的放大率，即 像長 與 物長
的的比值
i
o
H q
M
H p
= = M > 1 放大 ； M < 1 縮小
O
F
物
圖 4-8 凹面鏡的光路圖
B F CA
A' D
O
B'
圖 4-9 凸面鏡光路圖
Ho
OF
Hi
物
像

8. 4-8 幾何光學 Geometrical Optics
2.成像總整理
物體位置 成像位置 虛實 正立
倒立
和實物相比
的大小
像 物 移動 速率
之比較
凹面鏡 無窮遠處 P =
∞
焦點上 實 × 一點 物速 > 像速
球心外 P>2f 球心與焦點間 實 倒 較小
球心上 P = 2f 球心上 實 倒 相等 物速 = 像速
球心與焦點間
f<P<2f
球心外 實 倒 較大 物速 < 像速
焦點上 P = f 無窮遠
焦點內 P<f 鏡後 虛 正 較大 物速 < 像速
焦點內向鏡頂
漸近
鏡後移向鏡面 虛 正 較大
凸面鏡 無窮遠處 P =
∞
焦點上 虛 × 一點 物速 > 像速
鏡前 P>0 鏡後 虛 正 較小
鏡前向鏡頂漸
進
鏡後移向鏡面 虛 正 較小
平面鏡 鏡前 d 處 鏡後 d 處 虛 正 相等 物速 = 像速
鏡前向鏡面移
近
鏡後移向鏡面 虛 正 相等
例題2.：凹面鏡成像-基礎題
凹面鏡前 120 公分處置一光屏，於兩者間置一物體，使物於光屏
上成 5 倍大之像，求： (1)物與凹面鏡之距離? (2)凹面鏡之曲率半
徑?
答：(1) 24cm (2)40cm
類題：某燭燄之像位於凹面鏡中心前 30 公分處，若燄高 10 公分，
其像高 5 公分，則此鏡之焦距為何? 答：20cm
範例 演練

9. 4-9幾何光學 Geometrical Optics
類題：高度為 2 cm 的物體，放在焦距為 10 cm 的凹面鏡前，欲形
成高度為 10 cm 的正立像，物體應放在哪裡？答：8cm
類題：物體置於凹面鏡前，結果在距離物體 30cm 處，見到 1.5 倍
大的虛像，則此凹面鏡的曲率半徑為多少？ 解：72cm
例題3.：凸面鏡成像-基礎題
用焦距 5 公分之凸面鏡看本身之像，像位於眼前 24 公分處，則
臉與鏡間距離為何?
答：20cm
類題：凸面鏡焦距 f 所生之像為物高的
n
1
倍(n＞1)，則物與鏡相距
多遠? 答：(n-1)f
類題：凸面鏡之焦距為 30 公分，若在鏡前 20 公分處立一高 4 公
分之蠟燭，則(A)在鏡後 12 公分處成正立虛像，像高 2.4 公分 (B)
在鏡後 12 公分處成倒立虛像，像高 2.4 公分 (C)在鏡後 60 公分
處成正立虛像，像高 12 公分 (D)在鏡後 60 公分處成倒立虛像，
像高 12 公分 答：A
例題4.：面鏡成像與運動學結合
f＝20(cm)的凸面前鏡前 40(cm)處有一點光源以 4(cm/s)等速向鏡
靠近，則在 5 秒內像的平均速度大小為______cm/s。
答：2/3
類題：直徑 10cm，曲率半徑 50 cm 之凸面鏡，在鏡軸前 100 cm
處觀察鏡內之像時，在鏡前40m處有汽車與鏡軸成垂直方向通過，
像在鏡內出現時間 2 秒，求汽車之平均速率？答：10.05 m/s

10. 4-10 幾何光學 Geometrical Optics
一物自凹面鏡前焦點上逐漸等速向鏡接近，則像 (A)自鏡後無窮
遠處逐漸向鏡接近 (B)像速恆大於物速 (C)移動速率逐漸變慢
(D)物與像的運動方向相反 (E)像逐漸變大。答：(A)(B)(C)(D)
例題5. 天文觀測
月球和地球之間的距離為3.84×108
m，月球的直徑為3.48 × 106
m，
若以焦距為 0.20 m 的凹面鏡觀測月球，則所生成的像的直徑是多
少？
答：0.18cm
類題：焦距為 18m 的凹面鏡，正對著太陽，所生太陽實像直徑為
17cm ，若已知太陽距地球 1.5×10 11
m，則太陽直徑為若干？

11. 4-11幾何光學 Geometrical Optics
4.3 折射現象
學習目標
閱讀完這節，你應該能夠…
1. 瞭解折射定律的內容和應用。
2. 瞭解全反射的原因與發生條件。
3. 解釋如何讓導體藉由靜電感應帶電
4. 理解在任何獨立物理過程中，電荷總量不會發
折射(Refraction)
1. 定義：光線從一種介質進入另一介質後，光進行的方向產生改
變的現象。
 光在不同介質中， 行進速率 不同，其 頻率 不會改變
 不同頻率的光在同一介質中也會有不同的折射角伴隨著會
有 色散 現象發生。
圖 4-11 三稜鏡的色散。 From Wiki
2. 折射定律
 1st
：入射線、法線及折射線均在同一平面上，且入射線與折
射線分別在法線之兩側
 2nd
：入射角與折射角之正弦比值為一定值，又稱為司乃耳定
律(Snell’s Law)
1
12
2
sin
sin
n
θ
θ
= 此比值稱為 相對折射率
 當入射角不變，若此定值越大時候，折射角隨之越小折射
線越 偏向 法線
 此物理量代表光在不同介質行進，光線行進方向的偏折程度
光速在不同介質中是不同的。
圖 4-12 光的折射現象
圖 4-10 光線從空氣射至半圓形玻璃
板圓心，光線同時產生反射、折射

12. 4-12 幾何光學 Geometrical Optics
3. 絕對折射率：某單色光自真空中射入某介質中，其入射角與折
射角之正弦比值，稱為該單色光在介質中的絕對折射率(簡稱為
折射率)
sin
sin
air
m
m
C
n
v
θ
θ
= =
證明：真空的折射率為 1(公設)
 光在任何介質中的折射率永遠大於 1
 介質之絕對折射率大者稱為 光密介質 ，絕對折射率小者
稱為 光疏介質 。
 折射率的大小與 介質的性質 及 光的波長 有關，一般
而言，相同的介質中紫色光的折射率最高，紅色光的折射率
最低。
4. 相對折射率(relative index of refraction)：光由介質 1 射入介質 2
的折射率或介質 2 對介質 1 的折射率
2 1 1
12
1 2 2
sin
sin
n v
n
n v
θ
θ
= = =
表 4-1 常見物質的絕對折
射率
物質 折射率(n)
空氣 1.000293
二氧化碳 1.00045
水 1.333
酒精 1.361
二硫化碳 1.628
冰 1.309
石英 1.458
冕玻璃 1.52
鉛玻璃 1.6~1.9
鑽石 2.419
金紅石 2.62
磷化鎵 2.5

13. 4-13幾何光學 Geometrical Optics
例題6.：基礎題-絕對折射率與光速的關係
玻璃的折射率為 1.5，當光進入玻璃內，其速度將變為？ (A)6×108
(B)3×108
(C)2×108
(D)1.5×108
公尺／秒。
解：C
類題：如圖所示立方體容器，一束雷射光沿一正方形截面的對角
線方向，由 A 射至 C。若在容器中注入深 10.0cm 的某液體，發現
射至容器底部的雷射光由 C 像右偏移 4.65cm 至 E 點，求光在此液
體中的速率？
例題7.：絕對折射率與相對折射率
若水的絕對折射率為 4/3，而玻璃的絕對折射率為 3/2，求光由玻
璃射入水中時，水相對於玻璃的折射率為(A)2 (B)
2
1
(C)
9
8
(D)
8
9
。
解：
答：C
類題：光由介質 1 進入介質 2 中入射角 i=30°、折射角 r=45°，求
介質 2 相對於介質 1 之折射率 n 為 (A)1/ 2 (B) 2 (C)
2
1
(D)2
答：A
範例 演練

14. 4-14 幾何光學 Geometrical Optics
例題8.：三稜鏡的折射
如圖所示，光線自空氣中射入一直角稜鏡的直角邊，入射角為 α，
自另一直角邊射出，射出時的折射角為 β，求此稜鏡的折射率為
何？
解：
答： 2 2
sin sinn α β= +
太陽光以 30°的入射角入射於折射率
3
4
的球形水滴中，當太陽光再
度折射至空氣中時，折射角為α，則 sinα之值為______。答：
2
1
例題9.：光的偏折
光線自厚度為 3 (cm)的透明平行玻璃板(折射率 n= 3 )的一面
斜射而入，經兩次折射而射出且與原方向平行，但有一橫向側位
移，若入射角 60 度，則此側位移為何?
解：
答：1.0 cm
類題：厚度 10 公分的平行玻璃板，光線以入射角 53 度入射，
射出後側位移 3.5 公分，則玻璃折射率為何? 答：
3
4

15. 4-15幾何光學 Geometrical Optics
折射的應用-視深與實深的差異
1.在不同介質中，由於光的折射使得物體的實際深度與觀察深度有
所不同。
說明：物體置於水面下深 h (實深,Real depth)處，眼睛從水面正
上方往下觀察，看見物體位於水面下深度 h’ (視深,Apparent depth)
處。
h
h
n
′ =
空氣射入某介面，由圖： 2 1tan tan
'
s s
h h
θ θ= =
根據 Snell’s Law 2
1
sin
sin '
n
n
θ
θ
=
因為觀察者垂直向下觀察 sin tanθ θ 
2 2
1 1
sin tan '
sin tan ' '
s
h nh
s h n
h
θ θ
θ θ
= = 
可得
'
'
h h
n n
=
2. 多層界面（補充）： 31 2
1 2 3
'
'
HH Hh
n n n n
= + + +
 以兩層介質說明 n1 > n2 > n 、不考慮全反射
 從 n2 看 n1S 上升到 S’
1 1
2 1
'h H
n n
=
 從 n’看 n1S’上升到 S’’
2 1 2 1
2 2 1
''
'
H h H Hh
n n n n
+
= = +
圖 4-13 實深與視深的概念圖

16. 4-16 幾何光學 Geometrical Optics
例題10.：基礎題
某人站在深 100 cm 的水中，低頭看他的雙腳，眼睛與水面相距 60
cm，若水的折射率為 1.33，則此人所見水中的腳和眼睛的距離是
多少公分？
解：
答：135 cm
類題：杯中盛折射率為 1.4 之液體，外界為空氣，由頂俯視，見杯
中銅元浮昇 1.22 ㎝，問注入杯中液體之深度為若干㎝？ (A)1.22
(B)2.4 (C)3.6 (D)4.2 (E)5.6。 答：D
例題11.：應用問題
如圖所示，一枚薄圓銅幣放在水缸底部，缸內水深 h，人在銅幣正
上方往下俯視，眼睛與水面距離 s，所見銅幣對眼睛形成視角θ，
已知水的折射率 n，求銅幣的直徑為何？
答： ( )
h
d s
n
θ= + ⋅
類題：一條小金魚在一水深為 1 公尺的池中，池底為一片大鏡子。
觀察者幾乎在其正上方時，可看見兩條金魚，某時刻測得兩魚間
的垂直距離為75公分，若水的折射率為4/3 ，則當時金魚離池底的
實際距離為多少公分。 答：50cm
範例 演練

17. 4-17幾何光學 Geometrical Optics
全反射 Total Internal Reflection
1.全反射只發生在 光密介質 射向 光疏介質 時
當折射線平行界面時，折射角恰為 90∘時的入射角稱為 臨界
角
當入射角大於臨界角時，則光線不再折射，而依反射定律全部
由界面反射回光密介質，
說明：
1
sin c
n
θ = (與空氣相比)
2.全反射的應用
 光纖：透明絲管，與外圍介質的相對折射率大於 1，直徑約
1~2µm
光從一端射入，在管內經連續多次的全反射，能量幾乎無損失
由另一端射出，要運用於 光纖通訊 及 醫療 之光導管
 可解釋海市蜃樓、夏天柏油路面的鏡面現象。
圖 4-15 光纖結構及光路示意圖
圖 4-14 當入射角大於臨界角的時候，光會
產生全反射

18. 4-18 幾何光學 Geometrical Optics
例題12.：基礎題
光自折射率 1.5 之玻璃進入折射率 4/3 之水中，臨界角之正弦值為
何？
解：
答：8/9
類題：空氣中有一透明平行板，一單色光由空氣入射此透明平行
板時，測得光經如圖所示，若將此單色光由透明平行板射向空氣
時，其臨界角為θc，則θc 的正弦值為何？答：sinθc =
5
10
例題13.：透光面積-全反射的應用
折射率為 n 的液體中 h 深處有一點光源，則液面之透光面積為
(1)此圓之半徑為_____。 (2)圓面積為_____。(3)又透射光在水中
所行之最大距離為_____。
解：
答：(1)
12
−n
h
(2) πh2
n2
−1
(3)
12
−n
nh
類題：液面下 h 處有一點光源，今在液面上對光點之上方蓋一半
徑 r 的圓片，恰可遮住透出的光線，則此液體的折射率為何？
答：
2
2
1
h
r
＋
範例 演練
5 ㎝
10 ㎝
45°

19. 4-19幾何光學 Geometrical Optics
例題14.：全反射與光纖
光纖構造中，n1 與 n2 分別為纖蕊和包層物質的折射率(n1>n2)，
欲使光線自空氣中以入射角θ進入纖蕊後，依靠全反射傳遞，則
sinθ有何限制？
解：
答案： 2 2
1 2sin n nθ < −
類題：圖示為利用折射率
3
5
之材料作成之光纖管，置於空氣中，
若欲使由BC面反射之光線在AB面上均能產生全反射，則φ 值應有
何限制？答：大於127度
類題：醫學上以玻璃纖維為光導管（光纖管），作成
內視鏡，若欲以直徑 d 之玻璃纖維彎成半徑為 R 之
光導管，如右圖，則玻璃纖維之折射率最小須大於
多少？
R
dR +
n1
n2
θ n1
n2
A
B
C
φ

20. 4-20 幾何光學 Geometrical Optics
4.4 薄透鏡
學習目標
閱讀完這節，你應該能夠…
1. 區分物質的電中性、負電、正電，並能夠找出額外
電荷數量。
2. 區分導體、絕緣體、半導體、超導體
3. 解釋如何讓導體藉由靜電感應帶電
4. 理解在任何獨立物理過程中，電荷總量不會發生改
變
薄透鏡(thin lens)
1.凸透鏡：中間厚、周圍薄：可以 匯聚 光線
 種類： 雙凸 、 平凸 、 凹凸
2.凹透鏡：中間薄、周圍厚：可以 發散 光線
 種類 雙凹 、 平凹 、 凸凹

21. 4-21幾何光學 Geometrical Optics
3.透鏡各部名稱
薄透鏡成像
1.置於薄透鏡前的物體可經由透鏡的折射成像，其所成像的位置、
大小、和性質可利用作圖法來決定。
2.凸透鏡的成像
 平行於凸透鏡的入射光線，折射後通過鏡後的焦點
 通過凸透鏡鏡前焦點的入射光線，折射後平行於主軸
 通過鏡心的入射光線，直接通過透鏡，沒有偏移。
圖 4-16 凸透鏡光線行進圖
3.凹透鏡成像
 折射後射出光線的反方向延長線通過鏡前的焦點。
 指向鏡後焦點的入射光線，其折射後的射出光線平行於主
軸。
圖 4-17 凹透鏡光線進行圖
C F F C
主軸
焦點
鏡心
曲率中心
焦距曲率半徑

22. 4-22 幾何光學 Geometrical Optics
薄透鏡成像公式
1. 成像公式：
1 1 1
p q f
+ =
證明：
2. 放大率
0
ih q
M
h p
= = 放 大 ： 1M >
縮小： 1M <
4.成像位置與性質
類別 物 距 像 距 像的性質
凸
透
鏡
∞ f 實像
∞~2f F~2f 倒立縮小實像
2f 2f 同大倒立實像
F~2f 2f~∞ 倒立放大實像
F ∞
0~f 同側，在物體後 放大正立虛像
凹
透
鏡
無窮遠處 同側的焦點處 虛像 正立 一點
在鏡前 同側的焦點和鏡面之間 虛像 正立 縮小
貼住鏡面 同側，貼在鏡面 虛像 正立 等大小

23. 4-23幾何光學 Geometrical Optics
例題15.：凸透鏡-基礎題
一小物體置於焦距 0.2 m 的凸透鏡主軸上，若物體和透鏡相距 0.15
m ，則像的大小為物體的多少倍？
解：4 倍
類題：一小物體直立在焦距為 24.0cm 的凸透鏡的主軸上，若欲經
由透鏡折射，形成 3 倍大的像，則物體應置於鏡前______cm 或
______cm 處。 答案：32；16
例題16.：凹透鏡成像公式
一蠟燭長 10 cm，直立置於焦距為 20 cm 的凹透鏡主軸上，與透鏡
之間的距離為 30cm，則像的長度為多少 cm？ (A)4cm (B)5cm
(C)6cm (D)8cm
解：A
類題：一蠟燭長 10cm，直立置於焦距為 20cm 的凹透鏡主軸上，
與透鏡之間的距離為 30cm，則像的長度為多少 cm？ (A)4cm
(B)5cm (C)6cm (D)8cm 答案： A
範例 演練

24. 4-24 幾何光學 Geometrical Optics
例題17.：透鏡與像速的關係
一物體位於凸透鏡前 30 厘米處，恰在凸透鏡之後 60 厘米處生一
實像，若此物體以 5 厘米/秒之速度離透鏡移遠 2 秒鐘，其像在此
2 秒鐘內移動平均速度為： (A) 5 厘米/秒離鏡 (B) 5 厘米/秒向鏡
(C) 10 厘米/秒 離鏡 (D) 10 厘米/秒向鏡 (E)靜止不動
解：
類題：在焦距 50.0 公分的凸透鏡前方 50.5 公尺處，有一汽車正以
80.0 公里/時的速率垂直橫越鏡軸此時汽車的像的速率等於幾公里
/時？(A)5.05 (B)0.8 (C)100 (D)0.01。【74 夜大】答：B