应用光学 教学课件 作者 刘晨 第9章　典型光学系统.pptx

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1、应用光学第9章　典型光学系统9.1　眼睛9.2　放大镜9.3　显微镜9.4　望远镜9.5　摄影系统9.6　投影系统9.7　计算机辅助光学设计9.1　眼睛9.1.1　眼睛的构造9.1.2　眼睛的调节与适应9.1.3　眼睛的缺陷及校正9.1.4　眼睛的分辨率9.1.1　眼睛的构造(1)角膜　角膜位于眼球的最前端，是由角质构成的透明球面薄膜，很薄。(2)前室　角膜后面的一部分空间称为前室，它位于角膜和水晶体之间，充满了透明的水状液，其折射率与角膜相近，对成像无重要作用。(3)虹膜　位于前室的后面，在水晶体前，中间有一圆孔，称为瞳孔，它能限制进入眼睛的光束口

2、径，并随着物体亮暗程度，相应地改变瞳孔的直径，起着孔径光阑的作用。9.1.1　眼睛的构造(4)水晶体(即眼球)　它是由多层薄膜组成的具有调节能力的双凸透镜，通过水晶体周围肌肉的收缩放松，可以改变前表面的曲率半径，从而改变水晶体的焦距，以使不同距离的物体都能成像在视网膜上。(5)后室　水晶体后面的空间称为后室，它被水晶体和视网膜所包围，里面充满了蛋白状的液体，称为玻璃液。(6)视网膜　后室的内壁，为一层由视神经细胞和神经纤维构成的膜，称为视网膜，它是眼睛的感光部分。(7)脉络膜　视网膜的外面包围着一层黑色膜，它能吸收透过视网膜的杂散光线，使后室成为一个

3、暗室。9.1.1　眼睛的构造(8)巩膜　是包住整个眼球的一层不透明的白膜，它将整个眼珠包围起来，起保护作用。(9)黄斑　位于视网膜中部的椭圆形区域，由于这个区域呈黄色，故称“黄斑”。(10)盲点　它是神经纤维的出口，由于没有感光细胞，所以不能产生视觉，其形状也为椭圆形。(11)视轴和眼轴　黄斑的中心凹和水晶体的像方节点的连线称为视轴，当用眼睛观察一物体时，它能将物体自动地瞄准在视轴上，眼睛的视场很大，可达150°，但只在视轴周围6°～8°的范围内才能清晰地识别，其他部分就比较模糊了。9.1.1　眼睛的构造图9-1　眼睛的内部构造9.1.2　眼睛的调节

4、与适应1.眼睛的调节2.眼睛的适应1.眼睛的调节由前面的眼睛的构造得知，眼睛的水晶体借助于肌肉的作用使它的曲率(或焦距)发生变化，以使远近不同的物体都能成像在视网膜上，眼睛的这种本能地改变光焦度(或焦距)以看清不同远近物体的功能称为调节。2.眼睛的适应人眼除了能随物体距离的不同而调节水晶体的曲率以外，还能改变瞳孔的大小以使眼睛能在不同明暗条件下工作。眼睛所能感受的光亮度变化范围很大，其比值可达1012∶1，这是因为人眼对不同的亮度条件有适应的能力，这种能力称为眼睛的适应。因此，适应也是人眼的一种生理变态过程。适应可分为明适应和暗适应两种，前者发生在自

5、黑暗处到光亮处时，后者发生在自亮处到黑暗处时，适应并不是立即完成的，而是要有个过程。适应是通过人眼的瞳孔的自动增大或缩小来完成的，当由暗处进入亮处时，瞳孔自动缩小，反之瞳孔自动增大。9.1.3　眼睛的缺陷及校正(1)近视眼　远点在眼睛前方有限距离处，像方焦点F′位于视网膜之前，因此只有在眼前有限距离的物体才能成像在视网膜上，如图9-2b所示。(2)远视眼　远点在眼睛之后，它的像方焦点F′位于视网膜的后面，无限远点成像在视网膜的后面，故远视眼的主要矛盾是它的近点远于明视距离，因此看不清近处的物体，如图9-2c所示。(3)散光眼　当眼睛的折光系统各个部位

6、的折光能力不一致时，使得从被观察物体不同方向射来的光线不能同时清晰成像在视网膜上，这种缺陷称为散光眼。9.1.3　眼睛的缺陷及校正(4)近视散光、远视散光　有时，眼睛可能同时存在几种缺陷，如散光还伴有近视或远视，分别称为近视散光和远视散光。9.1.3　眼睛的缺陷及校正图9-2　正常眼和非正常眼a)正常眼　b)近视眼　c)远视眼图9-3　眼睛的校正9.1.3　眼睛的缺陷及校正物空间两点与眼的物方节点所连的两条直线间的夹角称为视角。当物空间两点对人眼的张角小到一定程度时，人眼就无法区分，因此定义人眼刚能分辨开物空间两点对眼睛物方节点张角的最小值为最小分辨

7、角，以ε表示。眼睛能分辨开两个很靠近的点的能力，称为眼睛的分辨率。9.1.4　眼睛的分辨率9.1.4　眼睛的分辨率图9-4　神经细胞排列示意图9.2　放大镜9.2.1　放大镜的工作原理9.2.2　放大镜的视觉放大率9.2.3　放大镜的光束限制9.2.1　放大镜的工作原理图9-5　放大镜的成像原理9.2.2　放大镜的视觉放大率图9-6　放大镜的光束限制和视场放大镜的视觉放大率(简称放大率)应是:通过放大镜看物体时,其像对眼睛的张角的正切与直接看物体时物体对眼睛张角的正切之比。9.2.3　放大镜的光束限制图9-7　放大镜的线视场9.3　显微镜9.3.1　

8、显微镜的工作原理9.3.2　显微镜的视觉放大率9.3.3　显微镜的光束限制9.3.4　显微镜的分辨率和有效放