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第四章光学仪器的基本原理 §4-1 人 眼 §4-2 助视仪器的放大本领 §4-3 目 镜 §4-4 显微镜的放大本领 §4-5 望远镜的放大本领 §4-6 光阑 光瞳 §4-7 光度学概要--光能量的传播 §4-8 助视仪器的分辨本领 400 500 600 790 1 700 暗视觉 555 明视觉 三、光通量 1、定义：辐射通量与视见函数的乘积。 2、意义：描述客观辐射通量在人的眼睛中引起的主观视觉强度。 3、单位：流明（lm） * 引言： 1、复色光经透镜折射，不同波长的光折射率不同，同一物点对应不同像点，产生色差。 2、单色光作光源，s′=s′（u），非近轴物非近轴光线产生像差。 像差和色差都严重破坏像之清晰程度。 另外，如果从能量方面考虑，进入光具组的光束不宜过窄；而且为了使视场广阔，物体也不宜限于近轴范围以内，像之清晰程度与能量聚集程度和视场广阔程度之间存在矛盾。 3、光束受限制，产生衍射，一个物点成像一个光斑，不易分辨。 清晰度与细节分辨程度之间存在矛盾。 实际光学仪器 放大本领 聚光本领 分辨本领兼顾 一、构造 1.巩膜：白色坚韧,厚0.4~0.8mm 2.角膜：透明，R:8mm ● 14.视神经 3.脉络膜：黑色不透光 8.前房液—水状体:淡盐溶液,折射率1.337 9.后房液—玻璃体:含大量水份胶状物,折射率1.336 4.虹膜：带色的彩带 5.瞳孔：直径：1.4~8mm 6.水晶体—眼珠,折射率为1.42的胶状物,前后曲面半径:10mm,6mm 7.睫状肌 10.视网膜:视神经网 11.盲点:不引起视觉 12.黄斑点直径:2mm 13.中央窝:最敏感直径0.25mm 二、简化眼 从上页图看出：人眼是一个由角膜、水状液、晶状体和玻璃液所组成的，物、像方折射率近似相等的，可变焦距的，共轴复杂光学系统（光具组）。它能在视网膜上清晰成像。 它是一个能自动调节有精密的光学仪器。其结构相当复杂。在许多情况下将其简化成如下的模型： 高尔斯特兰简化眼 F O F‘ 光心 三、人眼的调节功能 1、定义：为使不同距离的物体都能在视网膜上成清晰像而改变眼睛的 焦距的过程。 人眼的调节方式有两种：自动调节（自调节）和被动调节（矫正）。 2、自调节： 正常人眼靠睫状肌的松驰或紧张来改变晶状体的曲率半径， 从而改变人眼焦距的过程。是人眼自动完成的。 说明： ① 自调节有一定的限度：近点和远点之间。 远点：人眼能看清楚的最远点。人眼看远点处的物体时，睫状肌处于 完全松驰的状态，晶状体曲面的曲率半径最大。 近点：人眼能看清楚的最近点。人眼看近点处的物体时，睫状肌处于 最紧张的状态，晶状体曲面的曲率半径最小。 ② 人眼疲劳程度与睫状肌的松紧程度有关： 看远物时，肌肉松驰，不易疲劳；看近物时，肌肉紧张，容易疲劳。 ③ 近点、远点和调节范围随年龄的增长而变化； 近点变远：幼年—7~8cm；中年—25cm；老年—1~2m。 远点变近：幼年—无限远；老年—数米。 随年龄的增长，肌肉老化，自调节范围变窄。 适当照明下，正常眼观察眼前25cm处的物体是轻松的，且能看清物体 的细节。称25cm为明视距离。 因此，在设计和使用助视仪器时一般都使虚像成于明视距离、无穷 远处或其间的某一位置处。 3、人眼的缺陷及矫正——被动调节：外加辅助仪器改变焦距的过程。 具备完善的自调节功能的人眼称为正常眼；反之，称为非正常眼。 ① 近视眼：远点在有限远处的人眼。 特点：晶状体曲率半径比正常眼小，外形凸出；像方焦点在视网膜 前，焦距短。 P O F‘ O F‘ 远点 矫正前 P‘ O F‘ 远点 远物 矫正后 [例] 一个远点为0.2m的近视眼戴上眼镜后远点可恢复到无穷远。 求所戴眼镜的光焦度。 ② 远视眼：近点比正常眼远的人眼 特点：晶状体曲率半径比正常眼大；像方焦点在视网膜后，焦距长。 O F‘ 明视距离 O F‘ 近点 矫正前 明视距离 O F‘ 近点 矫正后 明视距离 O F‘ 近点 [例] 求一个近点为125cm的远视眼所戴眼镜的光焦度. ③ 散光眼：角膜为椭球面的人眼。也称为像散眼。 由于椭球有两个对称平面，分别包含长、短轴，因而具有两个不同的焦 距。主轴上的一个物点将成两条像线。——像散。 矫正方法：戴柱面透镜。利用其像散作用，与散光眼的像散相抵消。