在理想光學系統時，無限遠點光源射出平行於光軸的光線，經過單薄凸透鏡後，會聚焦在何處？

本題考點

薄凸透鏡（正透鏡）對平行光的成像，以及焦點的定義。

正解理由

無限遠的點光源射出的光線到達透鏡時已彼此平行；若平行於光軸，凸透鏡中央薄、邊緣厚的形狀會使各條光線向光軸偏折，偏折量隨離軸高度成比例增加。在理想光學系統（無像差）中，這些光線恰好匯聚到光軸上的同一點，而這個點正是「第二焦點（像方焦點）」的定義：平行於光軸的入射光經透鏡後的匯聚點。因為焦點本身就是用這種光線定義的，所以光線必然聚焦在焦點上，故選 B。

逐項排除

1. (A)

   焦點前：光線聚在焦點前，代表系統的屈光力比該透鏡更強，或有其他光學元件額外匯聚，不符合「單一理想薄凸透鏡＋平行光」的條件。

2. (B)

   焦點上：符合第二焦點的定義，正確。

3. (C)

   焦點後：光線聚在焦點後，代表入射光是發散光（物體在有限距離），或屈光力不足；本題光源在無限遠、入射光平行，不會如此。

4. (D)

   無法聚焦：凸透鏡是正透鏡，對平行光具有匯聚作用；只有負透鏡（凹透鏡）會使平行光發散而形成虛焦點，所以「無法聚焦」不適用。

記憶點