[课件]眼应用光学PPT
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医学课件眼应用光学 第一章
常用的光学元件：Fra bibliotek2、反射镜
球面反射镜： 凹面镜：其作用相当于凸透镜。 凸面镜：其作用相当于凹透镜。
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
常用的光学元件：
P
3、棱镜
反射棱镜 折射棱镜
A B
F
C -I2
I1
-I2
I 1
E n R D
Q
折射棱镜
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
物、像的虚实：
4）实像与虚像的区别 实像可以由人眼或接收器件接收，而虚像却只能被人眼 所观察，不能被接收器件接收。 5）物空间和像空间 物空间：通常把物（包括虚物）所在的空间称为物空间 像空间：像（包括虚像）所在的空间称为像空间。
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
光的反射定律： 反射光线位于入射光线和法线所决定的平面 反射光线和入射光线位于法线的两侧 反射角=入射角 符号相反
1)求作反射光线
2)已知物像，求作镜面
3）（如图）太阳光与水平面成60°角，要用一平 面镜把 太阳光反射到竖直的井底，画出平面镜放置的位置.
60O
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
二、基本定律 4、光的折射定律 光的折射现象： 光由一种物质进入另一种物质时传播方向发生改变的 现象，叫做光的折射。如：插在水中的筷子变弯折了，就 是由于光的折射的缘故。
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
光的折射定律：
折射光线、入射光线、法线在同一平面时，折 射光线和入射光线分别位于法线两侧。
球面反射镜： 凹面镜：其作用相当于凸透镜。 凸面镜：其作用相当于凹透镜。
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
常用的光学元件：
P
3、棱镜
反射棱镜 折射棱镜
A B
F
C -I2
I1
-I2
I 1
E n R D
Q
折射棱镜
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
物、像的虚实：
4）实像与虚像的区别 实像可以由人眼或接收器件接收，而虚像却只能被人眼 所观察，不能被接收器件接收。 5）物空间和像空间 物空间：通常把物（包括虚物）所在的空间称为物空间 像空间：像（包括虚像）所在的空间称为像空间。
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
光的反射定律： 反射光线位于入射光线和法线所决定的平面 反射光线和入射光线位于法线的两侧 反射角=入射角 符号相反
1)求作反射光线
2)已知物像，求作镜面
3）（如图）太阳光与水平面成60°角，要用一平 面镜把 太阳光反射到竖直的井底，画出平面镜放置的位置.
60O
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
二、基本定律 4、光的折射定律 光的折射现象： 光由一种物质进入另一种物质时传播方向发生改变的 现象，叫做光的折射。如：插在水中的筷子变弯折了，就 是由于光的折射的缘故。
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
光的折射定律：
折射光线、入射光线、法线在同一平面时，折 射光线和入射光线分别位于法线两侧。
应用光学课件-PPT
4)若视阑为长方形或正方形,其线视场按对角线计算。
5)入射窗、出射窗、视阑之间得相互共轭关系。
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
10
例:有一光学系统,透镜O1、O2得口径D1=D2=50mm,焦距 f1′= f2′=150mm,两透镜间隔为300mm,并在中间置一光 孔O3,口径D3=20mm,透镜O2右侧150mm处再置一光孔O4,口 径D4=40mm,平面物体处于透镜O1左侧150mm处。求该系统 得孔径光阑、入瞳、出瞳、视场光阑、入窗、出窗得位 置与大小。
两正薄透镜组L1与L2得焦距分别为100mm与50mm,通光口径 分别为60mm与30mm,两透镜之间得间隔为50mm,在透镜L2之 前30mm处放置直径为40mm得光阑,问 1)当物体在无穷远处时,孔径光阑为哪个？ 2)当物体在L1前方300mm处时,孔径光阑为哪个？
4、说明: 1)物体位置改变,原孔阑可能失去控制轴上点孔径角得作用,要重复上述 三个步骤确定孔阑。
工具显微镜中(β 准确)被测物得像与刻度尺相比较,可测物之长度。
物体不论处于何位 置,发出得主光线 都不随物体位置得 移动而变化;读出 刻尺面上光斑得中 心示值,即可求出 准确得象高。
三、 象方远心光路
1、 概念: 某些大地测量仪器或投影仪器中,为了消除像平面与标尺分划刻
线面不重合而引起得测量误差,在物镜得物方焦平面上加入一个光 阑作为孔径光阑,出瞳则位于像方无穷远,称为“像方远心光路”。 2、 应用:
3)物点在无限远时,各光孔像中,直径最小者即为入瞳。入瞳对应得实际 光孔即为孔径光阑。
例:有两个薄透镜L1与L2 ,焦距分别为90mm与30mm,孔径分 别为60mm与40mm,相隔50mm,在两透镜之间,离L2为 20mm处放置一直径为10mm得圆光阑,试对L1前120mm处 得轴上物点求孔阑、入瞳、出瞳得位置与大小。
5)入射窗、出射窗、视阑之间得相互共轭关系。
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
10
例:有一光学系统,透镜O1、O2得口径D1=D2=50mm,焦距 f1′= f2′=150mm,两透镜间隔为300mm,并在中间置一光 孔O3,口径D3=20mm,透镜O2右侧150mm处再置一光孔O4,口 径D4=40mm,平面物体处于透镜O1左侧150mm处。求该系统 得孔径光阑、入瞳、出瞳、视场光阑、入窗、出窗得位 置与大小。
两正薄透镜组L1与L2得焦距分别为100mm与50mm,通光口径 分别为60mm与30mm,两透镜之间得间隔为50mm,在透镜L2之 前30mm处放置直径为40mm得光阑,问 1)当物体在无穷远处时,孔径光阑为哪个？ 2)当物体在L1前方300mm处时,孔径光阑为哪个？
4、说明: 1)物体位置改变,原孔阑可能失去控制轴上点孔径角得作用,要重复上述 三个步骤确定孔阑。
工具显微镜中(β 准确)被测物得像与刻度尺相比较,可测物之长度。
物体不论处于何位 置,发出得主光线 都不随物体位置得 移动而变化;读出 刻尺面上光斑得中 心示值,即可求出 准确得象高。
三、 象方远心光路
1、 概念: 某些大地测量仪器或投影仪器中,为了消除像平面与标尺分划刻
线面不重合而引起得测量误差,在物镜得物方焦平面上加入一个光 阑作为孔径光阑,出瞳则位于像方无穷远,称为“像方远心光路”。 2、 应用:
3)物点在无限远时,各光孔像中,直径最小者即为入瞳。入瞳对应得实际 光孔即为孔径光阑。
例:有两个薄透镜L1与L2 ,焦距分别为90mm与30mm,孔径分 别为60mm与40mm,相隔50mm,在两透镜之间,离L2为 20mm处放置一直径为10mm得圆光阑,试对L1前120mm处 得轴上物点求孔阑、入瞳、出瞳得位置与大小。
神奇的眼睛应用光学__人眼特性
高尔斯特简化眼的参数
介质折射率 折射面曲率半径 物方焦距 像方焦距 光焦度 视网膜曲率半径
4/3=1.33 5.7mm －17.1mm 22.8mm 58.48折光度 折光度 9.7mm
眼睛的视场很大，可达150˚，但只有黄斑附近才能清晰识别， 眼睛的视场很大，可达150˚，但只有黄斑附近才能清晰识别， 150˚ 黄斑附近才能清晰识别 其他部分比较模糊， 所以能看清物体的角度范围为6 8˚。 其他部分比较模糊， 所以能看清物体的角度范围为6 ~ 8˚。 从光学角度看，眼睛中最主要的是：水晶体、视网膜和瞳孔。 从光学角度看，眼睛中最主要的是：水晶体、视网膜和瞳孔。
பைடு நூலகம்
人眼的构造剖视图
巩膜 瞳孔 角膜 虹膜 网膜 脉络膜 黄斑中心凹
晶状体
黄斑中心凹是人眼视觉最灵敏的地方。
盲斑 神经纤维
盲斑
光
视神经细胞
大脑
盲斑是网膜上没有感光元素的地方，不能引起光刺激。 晶状体在虹膜后面，是由两个不同曲率的面组成的透明体，
人眼的构造剖视图
巩膜 瞳孔 角膜 虹膜 网膜 脉络膜 黄斑中心凹
•
现在从两个不同的角度来分析眼睛的极限分辨角的 现在从两个不同的角度来分析眼睛的极限分辨角的 两个不同的角度 大小。 大小。 首先从人眼的视网膜结构上来分析： 首先从人眼的视网膜结构上来分析：
•
•
如果这两点的像分别 落在被分隔开的两个 视网膜细胞上， 视网膜细胞上，即得 到两个点的视觉
•
由此可见， 由此可见，眼睛的分辨率与视 网膜上两像点距离 距离及视觉细胞 网膜上两像点距离及视觉细胞 直径大小有关 的直径大小有关 当两像点的间距大于（或等于） 当两像点的间距大于（或等于）视觉细 胞的直径时，就认为眼睛可以分辨。 胞的直径时，就认为眼睛可以分辨。 人眼的极限分辨角可表示为 人眼的极限分辨角可表示为
(应用光学)第三章.眼睛及目视光学系统
畸变
畸变
畸变是目视光学系统成像的一种 失真现象，表现为图像的几何形 状发生变化。畸变分为桶形畸变
和枕形畸变两种类型。
畸变的测量
畸变的测量通常采用畸变系数， 即实际图像与理想图像的几何形 状差异的比例。畸变系数越大，
畸变越严重。
畸变的影响因素
影响畸变的因素包括光学系统的 设计、镜片质量、制造误差等。
望远镜
用于观察远距离物体的目 视光学系统，通常具有较 大的视场和较长的焦距。
摄影镜头
用于拍摄照片的目视光学 系统，通常具有较高的成 像质量。
目视光学系统的基本参数
焦距
目视光学系统的焦距是指 物镜与目镜之间的距离， 决定了系统的放大倍数和 观察距离。
视场
目视光学系统的视场是指 物镜所能够覆盖的视野范 围，决定了观察者能够看 到的物体范围。
眼镜广泛应用于人们的日常生活和工 作，是矫正视力缺陷、保护眼睛健康 的重要工具。
摄影镜头
摄影镜头是一种将景物光线聚焦在感光材料上的目视光学仪器，能够将景物拍摄 成照片。
摄影镜头广泛应用于新闻报道、广告、电影和摄影等领域，为人们提供了记录和 分享美好瞬间的工具。
04
目视光学系统的性能评价
分辨率
分辨率
对比度
对比度
对比度是衡量目视光学系统区分 明暗变化的能力的指标。对比度 越高，光学系统呈现的图像明暗
差异越大，细节越丰富。
对比度的公式
对比度通常用公式表示为"明暗区 域的亮度比值"。比值越大，对比 度越高。
对比度的影响因素
影响对比度的因素包括光学系统的 透过率、反射率、像差等。优化这 些因素可以提高光学系统的对比度。
分辨率
目视光学系统的分辨率是 指系统能够分辨的最小细 节程度，通常以线对数表 示。
4.眼睛(应用光学第四次课)
Γ 是可正可负的。 它与物镜，目镜的焦距符号有关的。 Γ 0 , 反号，通过望远镜观察到的是倒立的象。
Γ 0 , 同号，通过望远镜观察到的是正立的象。
望远物镜只能是正透镜，所以 Γ 的正负仅仅取决于目镜。 结论 一个望远镜系统由物镜，目镜组成。
物镜的象方焦点和目镜的物方焦点重合。
2.24
三.眼睛的缺陷和矫正
F
1. 近视眼 其远点在眼睛的前方有限距离处。( r <0 )
r
2. 远视眼 其远点在眼睛的之后有限距离处。( r >0 )
r
3. 眼镜的度数 非正常眼睛的远点距离的倒数表示近视或远视的程度。
1 (折光度） l远
1折光度 100度
例
远点距离为-0.5米， 则其近视的程度：-2折光度，200度的眼镜。
说明：
(1) 被观察物体愈小，则愈要拉近物体，但人眼的调节 是有限的。近点以内的物体就无法看清楚了。因此， 用眼睛直接观察物体时，物体不可能太小。
(2) 人眼在完全放松的状态下观察物体是最佳的。
y
F
f
1. 视放大率
仪
y
y tan 仪 f
y tan 眼 l
l 250
tan 仪 250 Γ tan 眼 f
l 8 104 l 2 (m)
例： l 100m
l 8(m)
注意：位于不同远近的物体，立体视觉误差不同的。
定位点距 离（米）
立体视觉误 定位点距 差（米） 离（米）
立体视觉误 定位点距 差（米） 离（米）
立体视觉误 差（米）
1350 675
∞ 675
169 150
24 19
40眼睛与光学仪器PPT课件
13
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
14
目镜：靠过眼睛的透镜，成正立、放大的虚像，其作 用相当于普通的放大镜
2、工作原理：
8
四、望远镜 1、望远镜的组成：主要也是由物镜和目镜两组透 镜组成。 2、望远镜的分类 （1）普通望远镜、折射式望远镜 凸透镜作物镜 （2）反射式望远镜 凹面镜作物镜
3、工作原理：
9
想一想：放映幻灯时,要想在银幕上得到一个
3
例3：小明和爷爷的眼镜放在一起，虽然
爷爷的眼镜是老花镜，小明的眼镜是近
视镜，但是两个眼镜的外形完全相同，
请你帮小明用三种最简单的方法区分两
个眼镜。
答：⑴摸形状在报纸上，成缩小虚像的是近
视镜，成放大虚像的是远视镜。
⑶看对光的作用：会聚光的是远视镜，发散
结论：（1）用照相机拍摄近景时，增大镜头与胶 片之间的距离，镜头往前伸，离胶片远一些。 （2）用照相机拍摄远景时，减小镜头与胶片之间 的距离，镜头往后缩，离胶片近一些。
7
三、显微镜 1、显微镜的组成：主要由物镜和目镜两组凸透镜组成。
物镜：靠近被观察物体的透镜，成倒立、放大的实像， 其作用相当于一个幻灯机镜头。
2、照相机的工作原理： 一般情况下，景物是固定的，物距是确定的，拍照时，需 要根据具体情况，证镜头前后移动，即改变像距使景物在 胶片上成清晰的像。
6
想一想：照集体像时，发现有人没有进入镜 头，应该如何调节？
答：应使所成的像再小些：（1）增大物距，被照 人不动，使照相机后移。（2）减小像距，可缩短 镜头与胶片之间的距离。胶片无法移动，只能将镜 头向后移。
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
14
目镜：靠过眼睛的透镜，成正立、放大的虚像，其作 用相当于普通的放大镜
2、工作原理：
8
四、望远镜 1、望远镜的组成：主要也是由物镜和目镜两组透 镜组成。 2、望远镜的分类 （1）普通望远镜、折射式望远镜 凸透镜作物镜 （2）反射式望远镜 凹面镜作物镜
3、工作原理：
9
想一想：放映幻灯时,要想在银幕上得到一个
3
例3：小明和爷爷的眼镜放在一起，虽然
爷爷的眼镜是老花镜，小明的眼镜是近
视镜，但是两个眼镜的外形完全相同，
请你帮小明用三种最简单的方法区分两
个眼镜。
答：⑴摸形状在报纸上，成缩小虚像的是近
视镜，成放大虚像的是远视镜。
⑶看对光的作用：会聚光的是远视镜，发散
结论：（1）用照相机拍摄近景时，增大镜头与胶 片之间的距离，镜头往前伸，离胶片远一些。 （2）用照相机拍摄远景时，减小镜头与胶片之间 的距离，镜头往后缩，离胶片近一些。
7
三、显微镜 1、显微镜的组成：主要由物镜和目镜两组凸透镜组成。
物镜：靠近被观察物体的透镜，成倒立、放大的实像， 其作用相当于一个幻灯机镜头。
2、照相机的工作原理： 一般情况下，景物是固定的，物距是确定的，拍照时，需 要根据具体情况，证镜头前后移动，即改变像距使景物在 胶片上成清晰的像。
6
想一想：照集体像时，发现有人没有进入镜 头，应该如何调节？
答：应使所成的像再小些：（1）增大物距，被照 人不动，使照相机后移。（2）减小像距，可缩短 镜头与胶片之间的距离。胶片无法移动，只能将镜 头向后移。
眼应用光学
眼应用光学在空气中波长为1nm～1mm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Γ表示。
眼睛配戴远视镜片，会产生枕形畸变。
• 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β表示。
已知薄透镜的横向放大率为2，像方焦距f ’=2cm，则像的位置x’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、x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。
(应用光学)第三章.眼睛及目视光学系统
应用光学（第四版）
3 人眼及其光学系统
已知显微镜的视放大率为-300，目镜焦距为20mm，求显微镜物镜 的倍率。若人眼的视角分辨率为60’’ ，则用该显微镜能分辨的两物点 的最小距离是多少？
目
250
f目'
=物目
300
物
250 20
物
24
tan 仪 =
y' f目'
物 24
y' y
tan 60''
明视距离: 眼睛前方250mm 距离处，SD=(1 / (-0.25))= -4 近点距离: 眼睛通过调节能看清物体的最短距离. 远点距离: 眼睛能看清物体的最远距离 最大调节范围 = 近点视度 – 远点视度
应用光学（第四版）
3 人眼及其光学系统 不同年龄段正常的人眼调节能力
年龄 10 15 20 25 30 35 40 45 50
'
r'
0.61 n'sin U 'max
0.61 n'(D / 2R)
1.22R n'D
应用光学（第四版）
3 人眼及其光学系统
'
0.61 n'sin U 'max
1.22R n'D
当满足小角度时，sinU'max=tanU'max=U'max
'
0.61 n'sin U 'max
0.61 n’u '
最大调节范围/视度 -14 -12 -10 -7.8 -7.0 -5.5 -4.5 -3.5 -2.5
近点距离 (mm) 70 83 100 130 140 180 220 290 400
3 人眼及其光学系统
已知显微镜的视放大率为-300，目镜焦距为20mm，求显微镜物镜 的倍率。若人眼的视角分辨率为60’’ ，则用该显微镜能分辨的两物点 的最小距离是多少？
目
250
f目'
=物目
300
物
250 20
物
24
tan 仪 =
y' f目'
物 24
y' y
tan 60''
明视距离: 眼睛前方250mm 距离处，SD=(1 / (-0.25))= -4 近点距离: 眼睛通过调节能看清物体的最短距离. 远点距离: 眼睛能看清物体的最远距离 最大调节范围 = 近点视度 – 远点视度
应用光学（第四版）
3 人眼及其光学系统 不同年龄段正常的人眼调节能力
年龄 10 15 20 25 30 35 40 45 50
'
r'
0.61 n'sin U 'max
0.61 n'(D / 2R)
1.22R n'D
应用光学（第四版）
3 人眼及其光学系统
'
0.61 n'sin U 'max
1.22R n'D
当满足小角度时，sinU'max=tanU'max=U'max
'
0.61 n'sin U 'max
0.61 n’u '
最大调节范围/视度 -14 -12 -10 -7.8 -7.0 -5.5 -4.5 -3.5 -2.5
近点距离 (mm) 70 83 100 130 140 180 220 290 400
应用光学第七章2-课件
• 物体被物镜成的像A’ B’ 位于目镜的物方焦点上或附近，此像相 对于物镜像方焦点的距离为Δ（物镜和目镜的光学间隔），在显 微镜系统中称为光学筒长
• 设物镜的焦距为f1′, 则物镜的放大率为
x'
f1' f1'
• 物镜的像被目镜放大，其放大率为
e
250 f2'
• 式中： f2' 为目镜的焦距。由此，显微镜系统的总放大率为
• 利用体视仪器可以提高人眼的体视能 力
• 双眼仪器的体视放大率
仪
•
人眼直接观察时的视角差α眼为
眼
B
αB
A
αA
眼
b l
αA-αB
• 假设双眼望远镜的二个入射光轴之间为距离B,称为该仪器的基 线长，则同一物体对仪器的二入射瞳孔所构成的视角差α为
B l
• 若系统的视放大率Г为，则物方视角差α和像方视角 差α’在不大条件下存在以下关系
• 人眼瞳孔之间的平均距离为b=62mm，min10"
lmi n bmin 01 .0"062 20"61 02 0m 00
• Lmax称为立体视觉半径
b l
lb 2 l
或 l l2
b
双眼观察仪器
• 利用仪器观察物体时，必须采用双眼
仪器来保持人眼的体视能力，这种仪 器称为“双眼望远镜”和“双眼显微镜”
应用光学第七章2
精品
• 双眼观察的深度感觉除上述因素外：
• 5）物体的距离越近，视轴之间的夹角越大，这种感 觉使眼球发生转动的肌肉紧张程度就不同，据此就 能判断物体的远近；
• 6）双眼立体视觉（简称体视）
• α称为“视差角” B
• 设物镜的焦距为f1′, 则物镜的放大率为
x'
f1' f1'
• 物镜的像被目镜放大，其放大率为
e
250 f2'
• 式中： f2' 为目镜的焦距。由此，显微镜系统的总放大率为
• 利用体视仪器可以提高人眼的体视能 力
• 双眼仪器的体视放大率
仪
•
人眼直接观察时的视角差α眼为
眼
B
αB
A
αA
眼
b l
αA-αB
• 假设双眼望远镜的二个入射光轴之间为距离B,称为该仪器的基 线长，则同一物体对仪器的二入射瞳孔所构成的视角差α为
B l
• 若系统的视放大率Г为，则物方视角差α和像方视角 差α’在不大条件下存在以下关系
• 人眼瞳孔之间的平均距离为b=62mm，min10"
lmi n bmin 01 .0"062 20"61 02 0m 00
• Lmax称为立体视觉半径
b l
lb 2 l
或 l l2
b
双眼观察仪器
• 利用仪器观察物体时，必须采用双眼
仪器来保持人眼的体视能力，这种仪 器称为“双眼望远镜”和“双眼显微镜”
应用光学第七章2
精品
• 双眼观察的深度感觉除上述因素外：
• 5）物体的距离越近，视轴之间的夹角越大，这种感 觉使眼球发生转动的肌肉紧张程度就不同，据此就 能判断物体的远近；
• 6）双眼立体视觉（简称体视）
• α称为“视差角” B
应用光学-人眼 放大镜-PPT文档资料
Applied optics
2.人眼的要求：对目视光学系统 (1)扩大视角；视放大率至少大于1
' ' y t g t g i i ' ' i y tg t g e e e
Applied optics
(2)出射平行光，即通过仪器后成像在无限远处
使人眼观察时处于松弛状态，降低眼睛疲劳
网膜和黄斑是眼睛中的像 平面（光敏面）
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Applied optics
盲点 Blind spot: 神经纤维的出口处，不能 产生视觉
盲点
小实验：
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Applied optics
后室 Posterior chamber: 眼睛成像的（实）像空间， 充满n=1.336的蛋白质玻璃液。后室的内壁为网膜。 脉络膜 Choroid: 包围网膜的一 层黑色膜，使像空间（后室） 成为‘暗室’.
-l
l
近视
远视
b. 明视距离不是近点距： 明视距离：是指正常的眼睛在正常照明（光照度约50勒 克斯）下最方便和最习惯的工作距离，它等于250mm。
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Applied optics
视度[屈光度]：若眼睛观察的物体距眼睛为l（被 观察物体对眼睛的物距，单位为米），则定义视 度为SD，单位为屈光度：
例1：对正常人眼，若要观察2m处物体，需要 调节多少视度？ -0.5
例2：若某正常人眼的最大调节范围为-10视度， 其近点距离是多少？ -100mm 正常人眼的远点都是无穷远，但近点却各不相 同；近点距越小，调节范围或能力越大。
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Applied optics
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。
最新应用光学第一章ppt课件
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Applied Optics
1-3 光路可逆和全反射
全反射现象 一般情况下，光线射至透明介质的分界面时将发 生反射和折射现象。
由公式 nsinIn 'sinI'可知
sinIsinI'
即折射光线较入射光线偏离法线
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Applied Optics
s in I ' 不可能大于1，此时入射光线将不 能射入另一介质。
问题变得简单 而且实用！
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Applied Optics
几何光学：以光线为基础，用几何的方法来研究光在
介质中的传播规律及光学系统的成像特性。
❖ 点：光源、焦点、物点、像点 ❖ 线：光线、法线、光轴 ❖ 面：物面、像面、反射面、折射面
由于光具有波动性，因此这种只考虑粒子 性的研究方法只是一种对真实情况的近似 处理方法。必要时要辅以波动光学理论。
虚物不能人为设定，它是前一系统所成的像被 当前系统截取得到的。
A
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A
A’
Applied Optics
请判断物与像的虚实
A
A’
a. 实物成实像
光的折射和反射定律研究光传播到两种均匀介质的
分界面时的定律。
入射光线 法线
（一）折射定律
I
I：入射角
I’：折射 角
O
na
nb
I’ Q
N 出射光线
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Applied Optics
（1）折射光线位于由入射光线和
入射光线 法线
法线所决定的平面内，折射光线和 入射光线分居法线两侧。
I
（2）入射角的正弦和折射角的正
❖ 从本质上讲，光是电磁波，它是按照波动理论进 行传播。
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光束
｛
非同心光束
像散光束
同心光束
发散光束 会聚光束
平行光束
几何光学的基本定律
■
光的直线传播定律 在各向同性的均匀介质中，光线是沿着直线 传播的。如影子、日月食，经典的验证实验是小 孔成像实验。 光的独立传播定律 来自不同方向的光线在传播途中相遇时，彼 此互不影响，各自独立传播；在相交处，其作用 是简单的相加。
光波 波面 光线
光波
㈡发光体与发光点
发光体：在几何光学中，一切自身发光的物体（恒 星与电灯）或被照明而发光的物体。 发光点：当发光体的大小与辐射光能作用距离相比 可忽略时，被认为是发光点或电光源。是无体积 和线度，只有空间位置的发光几何点。
（三）光线与光束
光线：既无直径也无体积，但具有一定方向 的几何线，用来表示光能传播的方向。应光能实 沿着波面的法线方向传播，应此，光线就相当于 该光波的波面法线。 光线概念的意义：把复杂的光能传输和光学 成像问题归解为简单的几何运算问题。 光程：若光线在折射率为n的介质中传播距离 为l，则乘机nl就是该光线的光程 光束：有一定关系光线的集合。
课程主要内容
几何光学相关基础知识 物理光学相关基础知识 眼镜光学基础 眼视光器械常用组合光学系统
第一章 几何光学相关知识
第一节 第二节 第三节 第四节
几何光学基本定律 球面与共轴球面系统的理想成像 光学系统中的光阑 几何像差概述
第一节几何光学基本定律
㈠光波与波面
光是一种电磁波，具有波粒二象性。又称光波。可见 光波长范围为380~760nm,可见光区内波长不同，颜色 不同。单一波长的具有特定颜色的光，成为单色光。几种 单色光相混合后产生的光称为复色光。 不同波长的光在真空中的传播速度是相同的。 C=3.0×10⌒8m/s 空气中传播速度与真空中速度差值 小，计算时就当作是真空光速。不同的波长的光波在同种 介质中传播速度是不一样的。 介质折射率n=c/v v:光在相应介质中的光速 折射率n的大小与介质本身光学性质和光的波长有关，表 示介质折射光能力的强弱。
折射率高的介质折光能力强，但是光速慢，称为光密 介质;折射率低的介质折光能力弱，但是光速快，称为光 疏介质。波长长的色光折射率低，波长短的色光折射率高 光是一种横波。自电光源向四周辐射的光波，在某一 瞬间时，光振动位相相同的个点构成一曲面，也就是光波 在某一时刻所达到的特定位置，称为波面。
波面
光线
光的反射定律
入射光线、反射光线和分界面入射点处的法 线三者位于同一平面内，入射角i和反射角i’’而 这绝对值相等且符号相反，即入射光线和反射光 线分别位于法线的两侧。表示式i=-i’
光的折射定律 入射光线、折射光线和分界面入射点 处的法线三者位于同一平面内，入射角i和 折射角i’的正弦之比为一常数，即为两种 介质的折射率之比，表示式sin i/sin i’=n’/n n,n’---分别为两种介质的折射率
练习题： 当光线以30°入射角从空气中射向水 面，水的折射率为1.33，问课程是一门重要的专业基础课程
眼应用光学与眼镜的验配、视觉器官的生理、 光学、验配技术等紧密关联，称之为边缘性学科。 结合眼视光的特点，系统而又有重点的学习 应用光学知识和技术，掌握基础应用光学中的一 些基本成像概念、成像规律、以及基本光学技术， 并运用到成像计算和成像作图中去。
近一步学习和解答《眼镜学》 、 《眼视光 器械学》 、 《隐形眼镜验配技术》 、《屈光技 术》等等后续课程中出现的光学问题，打下一个 良好的基础。
眼应用光学
光学
几何光学
物理光学
量子光学
眼科学、视光学与光学有着密切联系
人体眼球的屈光系统的结构就如同一架精密而又 复杂的摄像机。 眼科学和视光学中包括从角膜到眼底，各种屈光、 视野和眼压等大部分检查、诊断和治疗仪器，都 要应用到光学原理和技术，有许多仪器本来就是 医学光学仪器。如，检查中的裂隙灯显微镜、检 眼镜、验光仪、角膜曲率计、同视机、眼底照相 机等：治疗的弱视治疗仪、手术显微镜、激光治 疗机等：最重要还有提高视功能的光学“药物”， 如眼镜、触镜、人工晶体、低视力助视器等。 总结：要学好眼视光专业课程，必须学好本门眼应 用光学基础课