医用物理学 第十一章 几何光学第二讲 11-3 眼睛 公开课课件

1、,F1,F2,B1,B2,H1,H2,A1,A2,(1),(2),(3),N1,N2,四、共轴球面系统（厚透镜）（自学） 1、三对基点： （1）两焦点(F1、F2)和两焦平面：,过物方焦点的光线经共轴球面系统后平行于主轴（如图1）,一束倾斜平行光经共轴球面系统后交于像方焦平面上一点（如图3）,平行于主轴的光线经共轴球面系统后会聚于像方焦点（如图2）,物方焦平面上任一点发出的光线经共轴球面系统后成为一束倾斜平行光（如图4）,物、像方主点H1、H2是一对共轭点；,B1,B2,H1,H2,A1,A2,（2）两主点(H1、H2)和两主平面：,物、像方主平面是共轭平面，且面上任一对共轭点到主轴的距离相等；,入射到物方主平面上一点M的任一条光线，将从像方主平面上等高点M处出射。,（3）两节点(N1、N2)和两节平面：,从物方节点入射的光线，将从像方节点出射，且传播方向不变(=),各基点的位置取决于系统各折射面的曲率半径，折射面的间距及各部分介质的折射率。 单球面折射系统：两主点重合，其位置在球面顶点；两节点重合其位置在单球面的曲率中心。 薄透镜：两节点重合，两主点也重合，节点、主点的位置都在薄透镜

2、的光心。,厚透镜：两主点一般不重合，若厚透镜前后介质相同， 则f=f1=f2，两主点和两节点分别重合(N1与H1，N2与H2)。,2、成像作图法：,通过第一主焦点F1的光线(1)在第一主平面折射后平行于主光轴射出。平行于主光轴的光线(2)在第二主平面折射后通过第二主焦点F2。通过第一节点N1的光线(3)从第二节点N2平行于入射方向射出。,H1、H2为两主点，F1、F2为两焦，PQ代表物体，SR是通过作图法求得的像。 PB1A1F1H1A1,3、成像公式：,B2A2RB2H2F2,共轴系统的成像公式 (厚透镜公式),A1H1=A2H2=h，B1H1=B2H2=h,对于厚透镜，若镜前后介质不相同，则f1f2，透镜前介质相同时， f1=f2=f，则有,即,注意：式中u、v、f 应从相应的主点作为取值原点。,薄透镜成象作图法,根据焦点和光心的特征,对于一个发光物点可找到三条特殊光线.,(1)过物方焦点的入射光,其折射光线平行于主光轴.,(2)平行于主光轴的入射光,其折射光线过像方焦点.,(3)过光心的入射光线,其折射光线不发生偏折.,可以利用透镜的三条特殊光线作图,确定物体通过透镜后像的性质和

3、位置.,根据上述三条特殊光线：,(1)平行主光轴的光线,经过透镜后过焦点F2. (2)通过透镜光心的光线,方向不变. (3)过F1焦点的光线,经过透镜后平行主光轴.,凸透镜的特殊光线,根据上述三条特殊光线：,(1)平行主光轴的光线,经过凹透镜后反向延长线过焦点F2. (2)通过凹透镜光心的光线,方向不变. (3)过F1焦点的光线, 经过凹透镜后平行主光轴.,凹透镜的特殊光线,五.柱面透镜,柱面透镜(cylindrical lens)又叫做圆柱镜,简称柱镜,它的表面是圆柱面的一部分,柱面透镜的横截面(水平方向的截面)和球面透镜的截面一样,对于同一水平面上入射的光束有会聚和发散作用.,在垂直方向的截面就像一块平板玻璃,对于在垂直平面上入射的光束不改变行进方向,所以,一个点光源发出的光线经柱面透镜后所成的像就变成一条平行于透镜纵轴的直线,如图所示.,六、透镜的像差： 1、球面像差：,概念：位于主轴上的物点所发出的宽光束由透镜折射后,并不会聚于一个像点而是成为弥漫的圆斑.,减小方法： 透镜前放一光阑； 会聚透镜之后放一发散透镜； 强会聚透镜与弱会聚透镜组合。,2、色像差：,概念：色像差是由于非

4、单色光的物光束因透镜材料的折射率随波长而变,使不同颜色的物点成像于不同位置上所形成的像差.,减小方法： 通常是将折射率不同的会聚透镜和发散透镜组合起来使一个透镜的色散被另一透镜所抵消.,冕牌玻璃的相对色散较小，而火石玻璃的相对色散较大，用冕牌玻璃的凸透镜和火石玻璃的凹透镜组合成一复合透镜，就可以消除色差，这样的系统叫消色差透镜。,11-3 眼 睛,关于眼睛，同学们想知道什么？,眼睛为什么能够看到物体？,一、眼睛的结构（The structure of the eye）,眼睛是一个由折射率不同的角膜、水状液、晶状体、玻璃体等多种媒介组成的，物、像方折射率近似相等的，可变焦距的，比较复杂的共轴球面系统。它能在视网膜上清晰成像。,二、眼睛的光学系统(Optical system of the eye ),1、眼的光学结构,角膜,房水,虹膜,瞳孔,晶状体,视网膜,玻璃体,2、眼的屈光系统,（1）古氏平均眼模型：,古尔斯特兰德(AGullsttand)计算了眼睛系统的光学参数，根据这些参数可以设计出和眼睛屈光力相似的模型眼，称为古氏平均眼。,眼睛是一个能自动调节的精密光学仪器。其结构相当复杂。在

5、许多情况下将其简化成不同的模型眼。,3、模型眼：,古尔斯特兰德 (Allvar Gullstrand，18621930) 瑞典著名眼科学专家,因在眼睛屈光学方面的杰出贡献，1911年获诺贝尔生理学及医学奖.,（2）简约眼模型： 生理学上把眼睛简化为一个单球面折射系统，称为简约眼。,人眼的调节方式有两种： 自动调节(自调节)和被动调节(矫正)。,眼的焦度可以在一定范围内改变（+60D-+64D），使远近不同的物体均能在视网膜上成清晰的像。眼具有这种能够改变自身焦度的本领叫眼的调节.,三、眼睛的调节：,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，从而改变眼焦距的过程。是人眼自动完成的。, 自调节有一定的限度：近点和远点之间。,近点（near point）：,眼睛通过调节能够看清物体的最近位置叫近点。视力正常人的近点约为1012cm。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。,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。,远点（far point）：,眼在完全不调节的情况下，能看清物体的最远位

6、置叫远点。视力正常的人远点在无穷远处。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、远点和调节范围随年龄的增长而变化:,近点变远：幼年:78cm；中年:25cm；老年:12m。 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。,明视距离（visual distance）： 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。,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。,1、视角(viewing angle)：从物体上两点发出到眼节点N的光线所夹的角度.,2、眼的分辨本领：眼睛能分辨两物点间最小距离的能力。,四、眼的分辨本领及视力：,正常人眼能分辨的最小视角为1，在明视距离处人眼能分辨两物点的最短距离为0.1mm。,3、视力(vision) ： 眼睛分辨本领的大小通常用视力表示。视力定义为：,式中最小视角以分()为单位, ，视力就越好。,L=5 - lg,我国从1990年5月1日起实施标准对数视力：,屈光不正是指眼在不使用调节时,平行光线经过眼的屈光作用后,不能

7、在视网膜上形成清晰的物像,而是在视网膜前或后方成像。屈光不正包括近视、远视和散光.,五、眼睛的屈光不正与矫正,1、正视眼及屈光不正： 正视眼：,眼睛在不调节时，若平行光进入 眼内经折射后刚好在视网膜上形成一清晰的像，这种屈光正常的眼睛称为正视眼。即是眼的第二焦点正好在视网膜上的眼。,屈光不正（非正视眼）：,近视眼,2、屈光不正或非正视眼的矫正 被动调节： 外加辅助仪器改变焦距的过程。,指放松的眼睛对远物射来的平行光束会聚于视网膜前，从而使像模糊不清，即是远点在有限远处的人眼。近视眼的聚光能力比正常眼强。,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。,模糊的像,清晰的像,凹透镜,轴性近视：是指眼轴较长而眼的屈光力正常.,屈光性近视：是指眼轴正常但眼的屈光力增强.,矫正方法：配戴适当焦度的凹透镜。,远视眼,模糊的像,远视眼形成的原因主要是： 眼轴过短如小眼球；眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱，如角膜的弧度过平以及屈光指数偏低等.,指放松的眼睛对远物射来的平行光束会聚于视网膜后，从而使像模糊不清，即是近点比正常眼远的人眼。远视眼的聚光能力比正常眼弱。,特点：晶状体曲率

8、半径比正常眼大；像方焦点在视网膜后，焦距长。,清晰的像,模糊的像,凸透镜,矫正方法：配戴适当焦度的凸透镜。,散光眼,角膜在各个方向子午线的曲率半径不相等，点物发出的光线经角膜折射后不能形成清晰的点像。散光眼也称为像散眼，属于非对称折射系统。散光眼不能将外界射入眼内的光线焦合在一个焦点上,而是形成焦线,因而不能清晰成像,犹如眼球不是一个球形而是一个橄榄球形.,纵子午面,横子午面,子午面：包含主光轴的各个方向的平面。,子午线：子午面与角膜球面的交线。,矫正方法：配戴适当焦度的柱面透镜。,近视（或远视）+散光：戴一付一面为球面、一面为柱面的透镜。球面用于矫正近（远）视，柱面用于矫正散光。,老花眼: 老花眼是因年老后晶体硬化或部分硬化,对光感调节不足,致近处物体的像不能成在在视网膜上,而落在视网膜后面,而看不清楚近物.,清晰的像,凸透镜,模糊的像,例 一近视眼的远点在1米处,问应配戴多少度的眼镜,才能使其看清远方的物体.,解：戴上眼镜后无限远的物体应成一虚像于远点处,即镜前1米处,所以v = -1m.,由薄透镜成像公式得,所以应配戴-100度的近视镜.,例 一远视眼的近点在1.2m处,今欲看清眼前12cm 处的物体,问应配戴多少度的眼镜.,解：12cm处的物体通过眼镜在近点处成一虚象,即镜前1.2m处,所以u = 0.12m, v = -1.2m.,由薄透镜成像公式得,所以应配戴750度的远视镜.,小结,预习：医用光学仪器（自学） X射线,作业：P312 11-711-17,

《医用物理学 第十一章 几何光学第二讲 11-3 眼睛 公开课课件》由会员Lesl****ang分享，可在线阅读，更多相关《医用物理学 第十一章 几何光学第二讲 11-3 眼睛 公开课课件》请在金锄头文库上搜索。