眼应用光学

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1、眼应用光学在空气中波长为1nm1mm范围内的电磁辐射称为光辐射或光。-光辐射包含紫外线、可见光和红外线。自发光点发出的同心光束，经光学系统 后仍保持为同心光束，则出射单心光束的“心”为点像。-对某一光学系统来说，入射同心光束的“心”称为物点。垂直轴距离的符号规则-以光轴为初始点，自光轴向上的距离取正号，自光轴向下的距离取负号。物体通过平板玻璃成像后，像相对于物，偏A7 = (l-)/移的距离-通过厚度为t，折射率为1.5的平板玻璃后，所成像偏移物的距离为t/3将使用目视光学仪器后人眼视网膜光学像大小与人眼直接观察物体的视网膜像大小之比称为视放大率，用符号r表示。眼睛配戴远视镜片，会产生枕形畸变

2、。眼睛配戴近视镜片，会产生桶形畸变。完全偏振光的分类-包括线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光三种。在眼睛其他因素不变的情况下，前房深度减小1mm，会使眼睛的总屈光力增加约 1.4D 。模型眼是一个依据人眼的平均尺寸，用各种曲率半径的球面代表眼球光学系统的共轴 球面光学系统模型。孔径光阑经它后面光学系统所成的像称为出射光瞳。孔径光阑经它前面光学系统所成的像称为入射光瞳。横向放大率像的大小与物的大小的比值，用B表示。已知薄透镜的横向放大率为2,像方焦距=2cm，则像的位置*为()。球面透镜，从形状分类，为凸透镜，凹透镜。厚透镜的基点物方主点，像方主点物方焦点，像方焦点物方节点，像方节点。半波损失-光在

3、被反射过程中，反射光在离开反射点时的振动方向与入射光到达入射点时 的振动方向相反，该现象叫做半波损失。-入射光在光疏媒质中前进，遇到光密媒质界面时，在反射过程中产生半波损失。-折射光的振动方向相对于入射光的振动方向，永远不发生变化，故无半波损失。入射光在光密媒质中前进，遇到光疏媒质的界面时，反射光不产生半波损失。入射光在厚度为零的薄膜两表面反射时，由于半波损失，该位置会出现暗条纹。电磁波 r射线、*射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波因为光是一种具有波粒二象性的物质，所以光既有波动性，又有粒子性。距离棱镜1米处，折射光线偏离入射光线1厘米，则该棱镜的棱镜度为。像方焦点的共轭点是物方光轴

4、上无限远的点。物方焦点的共轭点是像方光轴上无限远的点。可以限制成像光束粗细或成像范围大小的通光孔叫做光阑。根据作用分类，光阑分为孔径光阑和视场光阑。用偏振度表示偏振程度时，当透射光强极小值Imin=0时，偏振度为1,光线为线 偏振光。max min在Gullstrand精密模型眼中，角膜的折射率为1376，屈光力为+43.05D，前表 面半径+7.7mm，后表面半径+6.8mm o 折射式望远镜的分类分为两类，分别 为开普勒望远镜和伽利略望远镜。可以在物镜和目镜之间可以安装分划板，为瞄准目标和测量提供基准的望远镜 是开普勒望远镜。在物镜和目镜之间不可以安装分划板，不能为瞄准目标和测量提供基准望

5、远镜 是伽里略式望远镜。通过移动目镜来改变目视光学仪器的成像位置，从而使近视眼和远视眼也能在不 调节时，视网膜像是清晰的，此做法称为视度调节。根据发光机制，可将光源分为热发光光源，非热发光光源。棱镜的出射光线与入射光线之间的夹角叫做偏向角。前后两个折射面都是球面，或一面为球面，另一面是平面的透镜被称为球镜。被孔径光阑所限制的入射光束边缘光线与光轴的夹角叫做入射孔径角，用u表示。 被孔径光阑所限制的出射光束边缘光线与光轴的夹角叫做出射孔径角，用u表 示。色像差的初级量有轴向色差和横向色差两种。波动是振动在空间的传播。像方节点与物方节点是角放大率为+1的一对共轭点。像方主点的共轭点是物方主点。近视

6、眼戴全矫眼镜看近比正视眼看同距离目标所用调节少。-远视眼戴全矫眼镜看近比正视眼看同距离目标所用调节多。独立传播定律：-来自不同光源（频率、振动方向等不同），不同方向的光束相遇后各自沿原方 向前进而互不影响。色散度： F线的偏向角与C线的偏向角之差与d线的偏向角之比叫做色散度，也叫做相对 色散。前一个光学系统的像方主点至后一个光学系统的物方主点的距离叫做主面间隔， 用t表示。调节远点：充分放松调节时，与视网膜共轭的物点位置称为调节远点，简称远点。厚透镜的特征光线（1）平行于光轴的光线（或延长线）与像方主面相交后共轭折射光线通过像方 焦点。（2）通过物方焦点的入射光线（或入射光线的延长线）与物方主

7、面相交后，共 轭折射光线与光轴平行。（3）轴外光线（或延长线）若通过物方节点，共轭出射光线（或延长线）必经 过像方节点且与入射光线平行。光学系统视场光阑的方法将光学系统中所有的光学元件的通光孔对其前面的光学系统成像，并根据各像 的位置及大小求出它们对入射光瞳中心的张角，其中张角最小者为入射窗。将光 学系统中所有的光学元件的通光孔对其后面的光学系统成像，并根据各像的位置 及大小求出它们对出射光瞳中心的张角，其中张角最小者为出射窗。与其共轭的 实际光阑为视场光阑。平面折射所成点像是不完善的，为什么人在看水下的鱼和玻璃后的物体仍很清 晰？（1）水下的点物发出的单心光束，经水面折射后只有一小部分折射光

8、线进入人 眼，而这小部分折射光线的折射角相差很小，使得它们的反向延长线近似相交于 “一点（实际是一个小光斑）；（2）人眼区分点和小光斑的能力是有限的，当光斑足够小时，人眼很难将二者 区分开。所以可以看到较为“清晰”的点像。（3）眼移动位置后，另外一组光线进入人眼，这组光线的“心”和前一组光线的“心” 位置并不相同，结果是眼移动，像也在移动，像的位置取决于眼的位置。球面折 射，轴外物点画图时的特征光线平行于光轴的入射光线，其折射光线通过像方焦点。通过球心的光线，折射光线不改变方向。通过物方焦点的光线折射后平行于光轴-轴外物点球面反射成像作图，特殊光线（1）平行光轴的入射光线，其共轭反射光线通过像

9、方焦点。（2）通过物方焦点的入射光线，其共轭反射光线平行光轴。（3）通过球心的入射光线，其共轭反射光线按原光路返回。理想光学系统具有的完善成像性质-物空间一点对应像空间的一点。-物空间一条直线对应像空间的一条直线。物空间一个平面对应像空间的一平面。如果理想光学系统是轴对称的，理想光学系统还具有下列性质：-光轴上一点的共轭点仍在光轴上。-垂直于光轴的平面，其共轭面仍垂直于光轴。-轴外物点薄透镜成像作图时，特征光线(1) 平行于光轴的入射光线，其出射光线通过像方焦点。(2) 通过物方焦点的入射光线，其出射光线平行于光轴。(3) 当透镜两侧介质折射率相同时，通过光心的光线不改变方向。-判断入射光瞳、

10、出射光瞳和孔径光阑的方法(1) 将光学系统中所有的光学元件的通光孔分别经其前面的光学系统成像，画 各个通光孔像的边缘与轴上物点的张角，张角最小者为入射光瞳。(2) 将光学系统中所有的光学元件的通光孔经其后面的光学系统成像，画各个 通光孔像的边缘与轴上像点的张角，张角最小者为出射光瞳。(3) 与入射光瞳或出射光瞳对应的物(通光孔)就是孔径光阑。该光学系统入射光瞳的位置及大小，并在图中用汉字标明（透镜两侧介质折射率 相同）。物点Q在光轴上，利用像方焦平面的性质，对应像点b。物点Q在光轴上，利用物方焦平面的性质，像点Q。物点Q在光轴上，利用物方焦平面的性质，像点Q的位置物点Q在光轴上，利用像方焦平面

11、的性质，画出Q对应像点V的位置。 一物在焦距为10cm的凸薄透镜左侧6am处,试求像的位置= -+10/)f 0.1r i r -006像在透镜左侧0.15米处匚薄透镜，屈光力为500D,物体在像方焦 点上，求成像一种正视模型眼，其代表角膜的薄透镜焦 度为+43D,代表晶状体的薄透镜离代表角 膜的薄透镜4mm,眼轴长度18mm,它们 均在空气中。试求代表晶状体的薄透镜的 焦 fc 43对晶体来说，物点在晶体的右ffl 193nmi处，(2334=19.3111111) 对晶体来说，像点在晶体的右侧14mm处.二 FnF = 19.627?0.014 0.0193材 L 一1=r n 远处物体的

12、景深人眼光学系统允许的弥散斑直径为 0.004mm,光瞳半径倍率为1,入射光瞳直 径为4mm,焦度为60D,求该眼睛看无限无限远处物体l=- = - = 0I OC乩二务印+ 2）二四尸二* 6 =。如口 kpp4右二 L + 乩=0-0i6D=0.06DJ 抑 1心叮Zi = = 16.6 / mL0.06L- = 1-=0-0.060=-0.060= = - = - 16.67m-20.06根据符号规则，眼前的距离取负值，眼后的距离取正值，从计算结果看，注视无 限远目标时的景深范围为从眼前到眼前1667m的范围。人眼光学系统允许的弥散斑直径为000464mm，入射光瞳直径为4mm，光瞳半径

13、倍率为0.9，屈光力为60.2D的眼看5m远处物体的景深？5m远处物体的物方聚散度为 = - = = -0.2Z)Tr 0.00464H .二(0.960.2-0.2) =0.07D一- 0.9x4L =L+H ,=0.07-0.2=-0.13DLjL-)= L H - -0-0.07-0.27D=-=3.7 m-0.27泛视5m远目标甘的景深从眼前3Sm到7.7m远景深为2.7m近景深为1.3nu等双凹薄透镜，n=1.5,半径为10cm, 一 物体距离透镜光心20cm,物体和透镜置于 1.33的水中，像的位置。乙号=2F = FlF2= -3 ADn 广L331,33.a -F - -3A5

14、0.132 风/ 1r-0.2等双凸透镜，两个折射面的曲率半径均为R,设中心厚St=R/2，透镜置于空气 中，折射率n=n=1,n0=1.5求透镜的屈光力，物方焦距及像方焦距。7气 一 H _ 1.5 - 11 R 2R_ IT： _ 1r, - -R 2R等双凸厚透镜，n=162，半径为5.00cm, t=1.50cm，高3.00cm的物体位于透镜前2.00cm处，试求像的位置和大小。-%1.62-1=|1247)0.05n-nT。-1-1.62-0.05=+12.4Z)F = F F2-FlF1 = 12.4+ 12.4 x 12.4x12,4 = +23.38。1.62F nL皇土 k

15、丝 -0,0049m - -4.9mm23.381.62F2 t1 12.52 0.015 me。 qp -lxx U.0U49ffz 十4,9mmF nT 23.381.62l - -0.02 - 0.0049 0.0249mn n 11 F 一 -k23.38 -V -0.06w - -6cmr I r - 0.0249折射率为1.5,屈光力为10D的薄透镜置于 折射率为4/3的水中，屈光力=?*F =& - n)(- ) = (15-133)(- ) = 3.33ZJ角膜半径为5.75mm,折射率为L336的简 化眼，眼轴长为21.6mm。欲将其矫正成正 视眼，矫正透镜置于角膜前15mm

16、处，试求 该矫正透镜的焦度。r 0.D0575nn 1.3361二 F u= 58.43 一 l 0.29mI I0.0216 I/r-0.29+ 0,015-0.305F = = +3.2W f双凸厚透镜的两个球面的曲率半径分别为4.00cm和600cm,透镜的厚度为 2.00cm，折射率为1.5。一物点放在曲率半径为4cm的球面前8cm处，求像的位 置。己知二 r, - 4cm - r -6cm , / - 2cm, 也J-lg 二 二+12.50。0.04协凡二顷二上以二+8.33D- 0.06初F 二气 + 气F -12.5+8.33 - x (12.5)x (8.33) = +19.

17、44Z)?Lr1.5p二疸二立、竺357sF n. 19.441.5 压 t 12.5 0.02 p = -n= -lxx= 一 0,86mF nL 19.44 L5L =lv + ()=-8 + (0.57) = -8.57cm1 _1_ 7M - 57 - 36Ip = 12.80c 也相对于后顶点矿的像距为：/；二/； 一（一,）二12.8-0,86二lL94c刑已知：F - +16.00D ；= 4.00Z), x = 1.5mm =0.0075w nL =1.523屈光力前表面屈光力+16.00D,后表面屈光力 4.00D的厚透镜在空气中，厚度7.5mm,折 射率1.523。试求屈光力、顶点屈光力和主 点位置。t0 0075F = Ft+Fz -匕耳凡+16.00 + (Y.00)-算=xl6.00x(7.00)=+12.32D前顶点屈光力-4 000075皿。=+】2.。8。1_2x(-4.00)1.523后顶点屈光力 F，= d 点”+ (YM) = 13.37D 弋4卜浩m。主点位区F nt 12.32 1.523宜.纹F nL 12.32 1.523-6.40mw