眼睛的屈光不正及物理矫正实验报告
7页1、模拟眼睛的屈光不正及物理矫正实验目的:1理解并掌握光焦度、屈光度的概念及测量方法;2理解并掌握薄透镜成像规律,计算薄透镜的屈光度;3模拟眼睛屈光不正光路,理解物理矫正原理。实验原理从光学角度看,眼睛是一个具有自动调节功能的光学系统。理论和实验都已证明,当发光体的光线经光学系统成像后,若物距为s、像距为S、透镜的焦距为f,则三者之间的关系满足高斯公式:1 1 1 S 0 f光焦度是指焦距的倒数,表示着透镜的发散或会聚本领,单位为屈光度D (1D=1m-1),也可用度作单位,1D=100度。常见的屈光不正(常)眼有:1)近视眼:眼睛不经调节时,平行光入射会聚在视网膜之前,即眼睛的会 聚能力加强,这种眼睛称为近视眼。多数近视眼是由于眼球前后距离变大,即眼轴过长引起;少数近视眼是由于 角膜和晶状体对光线的折射能力过强引起。前者为轴性近视,后者为屈光性近视。无论是属于哪种近视眼,它们的近点与远点都近移,需要配带发散透镜进行 物理矫正,这种发散透镜称为近视镜。图近视眼图近视眼的物理矫正2)远视眼:眼睛不经调节时,平行光入射会聚在视网膜之后,即眼睛的会 聚能力减弱,这种眼睛称为远视眼。多数远视眼是由
2、于眼球前后距离变小,即眼轴过短引起;少数远视眼是由于 角膜和晶状体对光线的折射能力过弱引起。前者为轴性远视,后者为屈光性远视。无论是属于哪种远视眼,它们的近点与远点都远移,需要配带会聚透镜进行物理矫正,这种会聚透镜称为远视镜。图远视眼的物理矫正本实验中利用透镜A作为眼睛,像屏作为视网膜来模拟眼睛的成像过程。通过前后移动像屏来模拟轴性近视和远视眼的屈光不正成像原理,利用透镜B(焦距小于透镜A)和透镜C (焦距大于透镜A)来模拟屈光性近视和远视眼的 屈光不正成像原理,并用一块凹透镜D和一块凸透镜E分别模拟矫正眼睛屈光 不正的近视镜和远视镜。最后通过高斯公式来求出矫正镜的焦距。实验仪器光具座及附件、光源、物屏、像屏,不同焦距的薄透镜。薄透镜共5片薄透镜A焦距为200mm (模拟眼睛)薄透镜B焦距为150mm (模拟屈光性近视眼)薄透镜C焦距为250mm (模拟屈光性远视眼)薄透镜D焦距为-150mm (模拟近视眼矫正镜)薄透镜E焦距为600mm (模拟远视眼矫正镜)实验内容1. 共轴调节透镜成像存在着像差,成像系统应尽量在近轴区域。为达到上述要求,应使 各光学元件的主光轴重合,习惯上称同轴等
3、高,即共轴。此外,成像系统中的各量,如物距、像距及透镜移动的距离等都是沿着主光 轴计算长度的。长度是按光具座的刻度来读取的。为测量准确,透镜主光轴应与 光具座导轨平行。共轴调节可分为粗调和细调两步来做。首先粗调,将各光学元件置于光具座上,并靠拢排列。调节其高、低、左、 右,使光源、物屏、透镜、像屏等的中心同高共线并平行于导轨。各元件所在的 平面要相互平行且垂直于导轨轴线。然后再细调,依靠成像规律来判断:将像屏、物屏置于光具座上,使其距离 l 4f 。插入透镜并左右移动其位置,在屏上分别得到放大像和缩小像,调节各 元件,使放大像与缩小像的中心重合。如果系统是由多个透镜等元件组成的,均 用这种方法使所有像的中心重合在一个位置,则达到了共轴要求。以下所有实验 都是在共轴条件下进行的。2. 模拟正常眼成像过程:(1)将焦距为200mm的薄透镜A放在物屏和像屏之间,调节光源、物屏、像 屏及薄透镜共轴等高。(2)将物屏和像屏间的距离调整为850mm,调节薄透镜A的位置,使像屏上 呈现清晰的像,以模拟正常眼睛的成像过程。3. 模拟近视眼成像过程:(1)将像屏向后移动 50mm 模拟轴性近视眼成像过程
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