应用光学课件.ppt

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1、第三章眼睛和目视光学系统目视光学仪器：和人眼配合使用的仪器§3-1人眼的光学特性§3-2放大镜和显微镜的工作原理§3-3望远镜的工作原理§3-4眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节§3-5空间深度感觉和双眼立体视觉§3-6双眼观察仪器本章主要解决的问题：眼睛的构造望远镜、显微镜的工作原理眼睛与目视光学仪器配合的问题、眼睛缺陷及调整§3-1人眼的光学特性人眼的构造从光学角度看，主要有三部分：－－－－镜头－－－－底片－－－－光阑人眼相当于一架照相机，能够自动调节角膜：透明球面，光线首先通过角膜进入眼睛前室：角膜后面的空间部分

2、，充满水液，n=1.3374,对光线起会聚作用水晶体：双凸透镜，借助周围肌肉的收缩及松弛，前表面半径可减小或加大，改变焦距。角膜，前室和水晶体相当于镜头部分视网膜：视神经细胞和神经纤维，相当于感光底片黄斑：视网膜上视觉最灵敏的地方这两项相当于感光部分虹膜：水晶体前面的薄膜，中心有一圆孔，成为瞳孔，随着入射光能量的多少，瞳孔直径可放大或缩小。相当于可变光阑盲点：视神经纤维的出口，没有感光细胞，不产生视觉盲点实验视觉的产生外界的光线进入人眼成像在视网膜上，产生视神经脉冲通过视神经传向大脑，经过高级的中枢神经活动，形成视觉物

3、理过程，生理过程，心理过程倒像实验视轴：黄斑中心与眼睛光学系统的像方节点连线人眼的光学特性人眼视场：观察范围可达150º头不动，能看清视轴中心6º－8º要看清旁边物体，眼睛在眼窝内转动，头也动人眼的调节：视度调节、瞳孔调节1、视度调节定义：随着物体距离改变，人眼自动改变焦距，使像落在视网膜上的过程。F’调节量的表示：视度与网膜共轭的物面到眼睛的距离的倒数1lSD=明视距离和近点、远点明视距离：眼睛前方250mm，SD=(1/(-0.25))=-4l单位为米近点：眼睛通过调节能看清物体的最短距离远点：眼睛能看清物体的最远

4、距离最大调节范围＝近点视度－远点视度年龄最大调节范围/视度近点距离/mm1015202530354045501412107.87.05.54.53.52.5-70-83-100-130-140-180-220-290-400不同年龄正常人眼的调节能力2、瞳孔调节虹膜可以自动改变瞳孔大小，以控制人眼的进光量强光下，白天D=2mm;夜晚，D=8mm设计光学仪器时，仪器的出射瞳孔要和人眼瞳孔大小配合，白天使用的可以小些，夜晚使用的则要大一些外界物体的亮暗随物体，天气，时间而不同人眼的分辨率两物点在网膜上成两个像点，若两像点距

5、离比较大，人眼能够分辨开是两个像点，如果两像点距离小到一定程度，人眼就有可能分辨不出是两个像点对两物点的视角分辨率：为什么呢？人眼视网膜的结构视网膜由视神经细胞组成，分锥状细胞和杆状细胞锥状细胞：在亮光下工作杆状细胞：在弱光下工作如果两像点之间的距离大于两视神经细胞，落在两个不相邻视神经细胞上，就能分清是两个像点视神经细胞直径约为0.001-0.003mm，取0.006为眼睛的分辨率。此距离在物空间对应的张角，称为视角分辨率。刚刚能被人眼分辨开的两物点之间的最小视角称为视角分辨率而y’min=-0.006mm，f=-1

6、6.68mm所以对线的分辨率：分辨率可以提高到10’’在很多仪器中需要瞄准，瞄准的方式有对线的分辨率称为对准精度，右图的对准精度都是10”看得清楚的条件必要条件：成像在视网膜上充分条件：对二点，视角大于或等于60”对二线，视角大于或等于10”作业：应用光学教材64页第1，2题§3-2放大镜和显微镜的工作原理被观察物体首先要成像在视网膜上，而且对人眼的张角大于人眼的视角分辨率时，才能被看清。1、成像在无限远对各类目视光学仪器的共同要求正常人眼在自然状态下，无限远物体成像在视网膜上2、增大视角直接观察：用仪器观察：-y’眼

7、=π’tgω眼-y’仪=π’tgω仪用仪器观察时网膜上的像高和人眼直接观察时网膜上的像高之比表示了仪器的放大作用，称为视放大率，用Г表示。Г＝y’仪y’眼＝π’tgω仪π’tgω眼tgω仪tgω眼＝Г越大，放大作用越大。Г有正负之分，Г为正，正像，Г为负，倒像放大镜工作原理y-l－y’ω物体对人眼张角要求最小视角最小视角提高视角的途径：提高y，不行减小物距L，但不能无限的减小，否则，就不能成像在视网膜上我们希望物体位在无限远处，因此可以在人眼前加一个正透镜，把物体放在透镜的物方焦点处，成像在无限远，供人眼观察F-f=f

8、’－y’ω仪Г＝tgω仪tgω眼=250f’tgω眼=yf’=tgω仪y-l=y250注意：250为明视距离，物体可以移动到明视距离放大镜的视放大率如果要Γ>1，则要求透镜焦距f’<250要提高放大镜的视放大率，必须减小透镜的焦距，但对于一个简单的单正透镜，其焦距不可能很小为什么？例如：Γ=15，则焦距如果第二面做成平面，r2=∞