眼的光学系统

关于眼的光学系统第1页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三第一节几何光学基础

当两种不同折射率的透明媒质的分界面为球面的一部分时，所产生的折射现象称为单球面折射。一、单球面折射第2页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三

此式为单球面成像公式第3页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三第4页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三二、共轴球面系统

如果两个或两个以上的折射面的曲率中心在同一直线上，它们便组成共轴球面系统。

共轴球面系统的成像决定于入射光依次在每一个折射面上的折射结果。第5页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三薄透镜成像公式：称为薄透镜公式的高斯形式三、透镜成像第6页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三

薄透镜的焦距越短，它对光线的会聚或发散本领越强，所以人们用焦距的倒数来表示透镜对光线的会聚或发散本领，称为透镜的焦度，即=1/f

。当焦距以米为单位时，焦度的单位为屈光度。会聚透镜的焦度为正，发散透镜的为负。在配制眼镜时常以度为单位，它们之间的关系是1屈光度等于100度。另：第7页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三薄透镜组合

两个或两个以上薄透镜组成的共轴系统，称为薄透镜组合，简称透镜组。解题方法：应用薄透镜成像公式，采用逐次成像法求出，即先求出第一透镜所成的像，此像作为第二透镜的的物，求出第二次所成的像，依此类推，直至最后一透镜成像的位置，便是物体经过透镜组成的像。第8页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三设两个透镜的焦距分别为f1,f2

，透镜组的物距为u,相距为v。对第一个透镜：例对第二个透镜：第9页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三对第一个透镜：对第二个透镜：两式相加：即：紧密接触的透镜组的等效焦距的倒数等于组成它的各透镜的焦距的倒数之和。第10页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三四、厚透镜厚透镜与薄透镜不同的是两折射面之间的厚度不能忽略。1、两焦点第11页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三2、两主点第12页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三3、两节点第13页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三4、作图法第14页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三四、柱面透镜第15页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三五、透镜的像差1、球面像差原因：远轴光线比近轴光线经透镜折射后偏折得多些第16页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三球面像差的矫正第17页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三2、色像差原因：不同颜色的光其折射率也不同第18页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三色像差的矫正第19页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三

眼睛第二节眼的光学结构第20页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三角膜房水虹膜瞳孔晶状体视网膜玻璃体一、眼的光学结构第21页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三眼的屈光系统角膜房水晶状体玻璃体第22页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三视网膜共十层，前8层对光的感觉不灵敏，第9层分布有锥状细胞和杆状细胞，第10层直接与脉络膜相联。第23页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三古氏平均眼二、古氏眼和简约眼第24页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三眼的各种光学常数未调节最大调节未调节最大调节折射率角膜玻璃体晶状体外层晶状体内层曲率半径前角膜后角膜晶状体前表面晶状体后表面1.3761.381.3361.417.86.8-6.0101.3761.3361.381.417.86.85.33-5.33整个眼睛系统焦度第一主点距离第二主点距离第一焦点距离第二焦点距离第一节点距离第二节点距离第一焦距第二焦距58.6470.571.3841.7721.6022.086-15.707-12.39724.28721.0166.96.57.36.9-17.055-14.16922.78518.930第25页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三简约眼生理学上常把眼睛简化为一个单球面折射系统，凸球面代表角膜，n＝1.33，r=5mm，f1=15mm，f2=20mmΦ=66D第26页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三三、眼的调节

眼的焦度能在一定范围内自动改变，才能将远近不同的成像在视网膜上，眼睛能改变自身焦度的本领叫眼的调节。远点：眼睛不调节能看清的物点到眼睛的距离称为远点。正常视力的人的远点在无穷远处。明视距离：在适当光照下，最适宜而不易引起眼睛疲劳的距离为25cm。近点：眼睛最大调节能看清的物点到眼睛的距离称为近点。正常视力的人的近点在10－12cm远处。第27页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三四、眼的屈光不正及其矫正正视眼：眼睛不调节时，若平行光进入眼内经过折射后刚好成像于视网膜上形成一清晰的像。第28页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三非正视眼包括：近视眼、远视眼和散光眼1、近视眼：眼睛不调节时，若平行光进入眼内经过折射后汇聚于视网膜前。近视眼的矫正加发散透镜远点第29页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三

一近视眼的远点在眼前50cm处，今欲使其看清无限远处的物体，则应配戴多少度的眼镜？解：设眼镜的焦距为f,u=,v=50cm第30页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三2、远视眼：眼睛不调节时，若平行光进入眼内经过折射后汇聚于视网膜后。远视眼的矫正加汇聚透镜远点第31页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三

一远视眼的近点在眼前1.2m处，今欲使其看清眼前12cm处的物体，则应配戴怎样的眼镜？解：设眼镜的焦距为f,u=0.12m,v=-1.2m第32页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三3、散光眼：散光眼的纵向子午线最短，横向子午线最长，其他方向的子午线介于两者之间。散光眼的矫正是配戴适当焦度的柱面透镜，以矫正屈光不正常的子午面的焦度。第33页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三五、眼的象差1、色象差原因：从红光到紫光的折射率不同，成象位置不同如：波长589.3nm，59D，波长486.1nm，60D，相差1D，最大相差2.25D,对黄绿光最敏感，色差对机能影响不大2、球面象差角膜球面非球面；晶状体中心折射率大；中央亮度感觉比周围强。第34页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三第三节光的主观感觉光度学眼睛在感受光刺激时，能比较光的强弱；同时还能区别光色的能力。光度学色度学一、辐射通量和光通量1、辐射通量：单位时间内通过某一面积的全部辐射能。2、光通量：辐射通量中能够引起视觉的部分，也叫光流单位：流明3、视见函数：相同的光通量引起不同的明亮感觉，人眼对各种不同波长的光的相对敏感度的数量。第35页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三第36页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三

二、发光强度、照度、面发光度和光源的亮度1、发光强度：单位立体角内的光通量。单位：坎德拉2、照度：受照面被照明的程度，单位面积上的光通量。单位：辐透3、面发光度：从某一面上发出的光通量，单位面积上发出的光通量。单位：辐透4、亮度：对点光源而言，表征发光强弱并与发光表面特性有关的物理量，表示单位面积的光源在法线方向单位立体角内传送出去的光通量。单位：熙提第37页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三第四节眼的视觉光觉：使我们能感觉光的存在，并能区分光的强弱形觉：使我们感觉到物体的远近、大小、并产生立体感觉色觉：使我们有颜色的感觉，并能比较两种不同的颜色一、眼的光觉和适应视觉产生的原因：由辐射体发出的光通量进入眼睛后在网膜上成象，引起光刺激，使我们能区别被观察物体的亮度和照度，以及区分物体的远近、大小和颜色等，即使我们引起视觉。决定视觉的因素：物体的亮度、物体周围的照度、成象的位置，以及观察者所处的环境。第38页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三适应：锥状细胞和杆状细胞受光照射时，感光物质分解，刺激神经末梢，就引起光感觉。感光物质不断分解，同时又不断地产生，对于任何照度眼睛都能自动调节，使感光物质的存量适度，眼睛对一定照度适应的过程。暗适应：从亮到暗，就有盲瞎的感觉，开始什么也看不见，然后逐渐分辨出周围的物体，敏感度由慢到快到慢，整个过程需要一定时间。明适应：从暗到明，眼睛会有发痛的感觉，辨别周围物体细节的能力大为降低，经过一定时间后才适应光亮而回复正常的视觉。暗夜亮度10-8熙提，瞳孔直径8mm；日光照射2熙提，瞳孔直径2mm。光通量变化时，波长长的亮度变化快。第39页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三二、眼的分辨本领1、视角：从眼的第一节点到被观察两点所联直线的夹角。物体的远近，物体的大小2、视力：能分辨最小视角的倒数。1分即视力即为1，2分为0.5，0.67分为1.5。眼的分辨本领随着对象的亮度、眼的适应、光波的波长和瞳孔的大小等因素而变，同时还与背景的亮度、成象的部位有关。瞳孔大小：（1）增加光通量；（2）减少衍射斑；（3）形成象差。3mm为好单眼、双眼成象，对称，心理生理。第40页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三三、眼的色觉1、色调：单一波长引起的视觉。2、饱和度：实际上不是单色光，含有白光，浓度降低，浓淡的程度。3、亮度：明暗的不同。能分辨光谱中的150种，另外光谱中没有30种绛色。4、互补色：相混合后得非彩色（白色或灰色）红色和青绿色，橙色和青色，黄色和蓝色，绿黄色和紫色，绿色和绛色5、三原色：红色(700nm)，绿色(520nm)，蓝色(420nm)第41页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三6、色觉理论三色学说：锥细胞分别感受三种颜色三种传入神经纤维，由粗到细，分别传导红、绿、蓝解释：（1）色盲，某种感受器的缺陷；（2）色混合，是光对不同感受器作用的结果；（3）互补色为三色的混合。大脑皮质进行最后的分析和综合，在大脑皮质兴奋和抑制时，对颜色的敏感度会发生改变。在大脑皮质疾患时，色觉可以完全丧失或者部分发生障碍。第42页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三第四节几种医用光学仪器一、放大镜角放大率第43页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三二、光学显微镜1.显微镜的光学原理第44页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三

点光源经过光学仪器的小圆孔后，由于衍射的影响，所成的象不是一个点而是一个明暗相间的圆形光斑。s1s2φδφδD**爱里斑2.光学仪器的分辨率中央最亮的亮斑称为爱里斑。第45页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三瑞利判据：如果一个点光源的衍射图象的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第一个最暗处相重合，认为这两个点光源恰好能为这一光学仪器所分辨。φδ恰能分辨能分辨不能分辨第46页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三s1s200D**圆孔衍射的第一级极小值由下式给出：Dsinθ1=1.22λ最小分辨角为：1.22Dλ=θ1~~1sinθ0=

在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张的角度，称为最小分辨角0。第47页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三1.22Dλθ0=1D光学仪器的透光孔径最小分辨角的倒数称为光学仪器的分辨率第48页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三3.显微镜的分辨本领

根据显微镜的具体使用情况,阿贝指出:物体所能分辨两点之间的最短距离为:

式中λ是光波的波长,n是物镜与标本之间媒质的折射率,u为物点发出的光线与物镜边缘所成锥角的一半。nsinu称为数值孔径，用N.A表示可见物镜孔径数越大、照射光波长越短，显微镜能分辨的最短距离越小，越能看清物体的细节，显微镜的分辨本领也越强第49页，讲稿共52页，2023年5月2日，星期三提高显微镜的分辨本领的方法之一是：增大物镜的孔径数

如利用油浸物镜增大n和u值。通常情况下，显微镜物镜和标本之间的媒质是空气(称为干物镜)，如图14-28(a)。它的孔径数nsinu值最