第三章_眼睛和目视光学系统

tanω仪 tan1' 0.0003 Γ 3 ' tanω眼 tan0.3437 0.0001
§4.1目视光学系统的基本要求
3. 人眼对目视光学 系统出射光线的要求 和屈光力的调节
• 对正常眼而言，在眼睛没 有调节的状态下，无限远 目标是成像在视网膜上。 人眼作为光学系统接收器， 只有来自光学系统出射光 线是平行光束时，人眼才 是处于一种自然状态，不 需要做调节，不易产生疲 劳。所以人眼要求目视光 学系统应将被观察目标成 像在无限远处。
3. 人眼对目视光学 系统出射光线的要求 和屈光力的调节
• 屈光力和目镜调节量的计算公式 为：
Ff目 x(mm) 1000
• • • • 公式中： x——目镜沿光方向的调节距离。 F——屈光力，单位：D； f ——光学系统中目镜的像方焦 距；
'2
§4.1目视光学系统的基本要求
• 练习：课本P147.5
•
§4.1目视光学系统的基本要求
2. 目视光学系统的 视放大率
• 光学系统的视放大 率:
' y仪 j tanω仪 tanω仪 Γ ' y眼 j tanω眼 tanω眼
/video/VSET100185991808/310beb31fc544399ae7b3e090bea16a4
• • • • •
4.一般目视光学系统屈光力调节范围是（ A ） A、±5D B、±10D C、±15D D、±基本要求
例： 在距离1000m处有高 度为0.1m的物体，试计算在 正常情况下人眼能否看清该 物体？如不能看清楚，起码 借助视放大率Γ为多大的光学 系统才能看清楚？
y 0.1 解： tanω眼 0.0001 l 1000

250 f1f 2
L1 F1’ F2 L2
3、显微镜的组合焦距fˊ为： f目镜 f物镜 f1f 2 f 250 / f 4、显微镜实质上是一个具有更高放大率的 复杂化了的放大镜。 5、显微镜物镜和目镜的支承面之间的距离 tm称为显微镜的机械筒长。我国标准为 160mm。 6、光学结构在调换物镜时应满足的条件 （P86略）
第3章 光学仪器的基本原理
本章重点：
常见光学仪器及系统的基本工 作原理及特性。
§3.1 眼睛 一、眼睛的结构
§3.1 眼睛 一、眼睛的结构 简约眼的参数： 折射面曲率半径 5.56mm 像方介质折射率 4/3＝1.333 网膜的曲率半径 9.7mm 物方焦距：-16.70mm 像方焦距：22.26mm 光焦度：59.88D
NA
NA越大，分辨率越高
4.显微镜的有效放大率
有效放大率：


人眼
500 NA 1000 NA
所以，显微镜能有多大的放大率，取决于物 镜的分辨率或数值孔径。过低或过高的放大 率都没有意义。
四、显微物镜 分类：折射式，反射式，和折反式 折射式的分类：消色差物镜，复消色差物镜和 平视场物镜。 消色差物镜：单组双胶合低倍物镜（a），利斯 特型中倍物镜（b），阿米西高倍物镜（c）， 阿贝浸液物镜（d）
例题
3-1 一个年龄50岁的人，近点距离为-0.4m， 远点距离为无限远，试求他的眼睛的调节范围
3-2 某人看不清其眼前2m远的物体，问需要配 多少光焦度的眼镜才能使其眼恢复正常？另一 个人对其眼前0.5m以内的物看不清楚，同问？
例题
3-3 迎面而来的汽车的两个头灯相距为 1m，问汽车距离多远时它们刚能为人眼 所分辨？假定人眼瞳孔直径为3mm，光 在空气中的波长为0.5微米。 3-4 有一焦距为50mm、口径为50mm 的放大镜，眼睛到它的距离为125mm， 求放大镜的视放大率和视场。

应用光学
2015年2月
课程性质与任务
• 以几何光学为理论基础，以光学系统中光 的传播、成像以及光学系统的设计原理与 像质评价为主要内容 • 掌握光学系统成像的概念、理论和原理 • 学习光学系统设计的基本方法、光学系统 的分析评价方法
课程内容
• • • • • • • • • 第一章 几何光学基本原理 第二章 共轴球面系统的物像关系（重点） 第三章 眼睛和目视光学系统 第四章 平面镜、棱镜系统 第五章 光学系统中成像光束的选择 第六章 辐射度学基础 第七章 色度学基础 第八章 光学系统成像质量评价（重点） 第九章 典型光学系统（望远镜、显微镜、照相机、 投影仪以及光纤、激光、红外光学系统）
λ
第1节 光波和光线
三、光的特性
• 光的本质是电磁波 • 光的传播实际上是波动的传播 • 物理光学 研究光的本性，并由此来研究各种光学现象 • 几何光学 不考虑光的本性，研究光的传播规律和传播现象
第1节 光波和光线
四、光波
• 光波是一种电磁波，是一定频率范围内的电磁波，波长比一 般的无线电波短 – 可见光：400nm-760nm – 紫外光：5nm-400nm – 红外光：780nm-40μm • 近红外：780nm-3μm • 中红外：3μm-6μm • 远红外：6μm-40μm • 单色光：同一波长的光 • 复色光：不同波长的光混合而成
n1 sin I 0 n 2 sin 90° n 2 n2 sin I 0 n1
I1 O1 I2
I0 O2
I11 O3
第4节 光路可逆和全反射
二、全反射
• 全反射的应用
–用全反射棱镜代替反射镜：减少光能损失 –光纤 –指纹仪
激光照明
数码相机

2．瞳孔调节（适应特性）
➢ 人眼还能在不同亮暗程度的条件下工作。
➢ 这就是人眼的另一个特性，具有对周围空间光亮 情况适应的过程 称为适应（即为瞳孔的调节）。
➢ 眼睛的虹膜可以自动改变瞳孔的大小，以控制眼 睛的进光亮（2mm~8mm)。在设计目视光学仪器 时要充分考虑与眼瞳的配合。
➢ 适应是一种当周围照明条件发生变化是眼睛所产 生的变态过程，可分为对暗适应和对光适应两种， 前者发生在光亮处到黑暗处的时候，后者发生在 自黑暗处到光亮处的时候。
眼睛内的折射主要发生在角膜上； *脉络膜是眼球的第二层膜，上面有供给眼睛营养的网状微血管；
人眼的构造剖视图
瞳孔 虹膜
巩膜
角膜
脉络膜
*虹膜是脉络膜的最前端部分，含有色素细胞，决定眼的颜色；
*瞳孔是虹膜中间的小孔，随着外界明亮程度的不同，虹
膜肌肉能使瞳孔的直径在2~8mm范围内变化；它是人眼
的孔径光阑。
➢ 眼睛自动改变焦距的过程称为眼睛的调节。
.
13
➢ 正常人眼在完全放松的自然状态下，
➢ 无限远目标成像在视网膜上，即眼睛的 像方焦点在视网膜上。
➢ 在观察近距离物体时，人眼水晶体周围 肌肉收缩，使水晶体前表面半径变小。
➢ 眼睛光学系统的焦距变短，后焦点前 移，从而使该物体的像成在视网膜上。
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➢ 当肌肉完全放松时（通过调节），眼睛所 能看清的最远的点称为远点，其相应的距
对应着负视度，配 上适当的负光焦度 眼镜后，即可使无 限远物体成像于眼 睛的远点上，然后 再经眼睛成像于网 膜上，因而眼镜矫
正了眼睛的缺陷。
所谓远视眼就是其远点在眼睛之后（r > 0），
后室
角膜和晶状体之间的空间称为前室；充满1.336的水状液；