11章几何光学.ppt

眼睛最大调节时能看清的物点到眼睛之间的距离称为近点.视力正常者的近点约为10~12cm. 眼睛不调节时能看清的物点到眼睛之间的距离称为远点.视力正常者的远点在无穷远,即平行光进入眼睛后刚好会聚于视网膜上. 在光照适宜的条件下,不致引起眼睛过分疲劳的观看距离大约是25cm,称为明视距离. 眼睛能够改变焦度的本领叫做调节. 视角(viewing angle):从物体上两点发出到简约眼曲率中心N的光线所夹的角度. N A B β 最小视角:刚能分辨的两物点对应的视角. 视力(vision)(即眼的分辨本领): 式中最小视角以分为单位. 屈光不正是指眼在不调节时,平行光线经过眼的屈光（对光线的折射）作用后,不能在视网膜上形成清晰的物像,而是在视网膜前或后方成像.屈光不正包括近视、远视和散光. 眼睛的屈光不正与矫正 近视眼 模糊的像 清晰的像 凹透镜 轴性近视:是指眼轴较长而眼的焦度正常. 屈光性近视:是指眼轴正常但眼的焦度增大. 例题:一近视眼的远点在1米处,问应配戴多少度的眼镜,才能使其看清远方的物体. 解:戴上眼镜后无限远的物体应成一虚像于远点处,即镜前1米处,所以v = -1m 由薄透镜成像公式得： 所以应配戴-100度的近视镜 远视眼 清晰的像 模糊的像 凸透镜 远视眼形成的原因主要是:眼轴过短;眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱. 例题:一远视眼的近点在1.2m处,今欲看清眼前12cm 处的物体,问应配戴多少度的眼镜. 解:12cm处的物体通过眼镜在近点处成一虚象,即镜前1.2m处, 所以u=0.12m, v = -1.2m 由薄透镜成像公式得： 所以应配戴750度的远视镜 散光眼 散光眼是指眼球不是一个球形而是一个橄榄球形。因此,散光眼不能将外界射入眼内的光线焦合在一个焦点上,而是形成焦线,因而不能清晰成像, 矫正方法佩戴一定焦度的柱面透镜. 老花眼: 老花眼是因年老后晶状体硬化或部分硬化,造成眼睛调节能力不足,致近处物体的像不能成在在视网膜上,而落在视网膜后面,而看不清楚近物. 清晰的像 凸透镜 模糊的像 本章结束 谢谢！ 学习要求： 掌握单球面成像公式、符号规则、共轴球面系统逐次成像法、薄透镜高斯公式。 理解眼睛的成像原理，掌握屈光不正及其矫正方法。 * 第十一章 几何光学 球面折射 透镜 眼睛 1、直线传播定律 光在均匀的介质中沿直线传播 根据此原理可解释日食、月食等现象，在非均匀媒质中光线将发生弯曲，如太阳光穿过大气层时，由于大气密度不均匀，光线发生弯曲，当太阳已经落到地平线下时仍能看见。 2、光的独立传播定律和光路可逆原理 光在传播过程中与其他光束相遇时,各光束互不影响按照各自路径继续传播，不改变其传播方向；光沿反方向传播,必定沿原光路返回. 三个基本定律 3、反射、折射定律 媒质2 媒质1 入射线 反射线 法线 折射线 (1)反射光在入射面内，并和入射光分居在法线的两侧； (2)入射角等于反射角。 折射定律 (1)折射光在入射面内，并和入射光分居在法线的两侧； (2) 有： 反射定律 当光线通过两种介质的分界面时，会发生反射和折射。如果两种介质的分界面为一球面，那么光线发生的折射，就称为单球面折射。 一.单球面折射 §11-1 球面折射 单球面折射定律 O I C n1 n2 ? ? v u r M P N A —单球面成像（折射）公式 —单球面成像（折射）公式 可见，在近轴光线条件下，物距u和像距v对给定的球面有一一对应的关系。此公式适用于一切凹、凸单球面，但仅对近轴光线成立。 符号规则： 实物、实像的物距和像距取正,虚物、虚像的物距和像距取负;实际入射光线对着凸形球面时r取正,实际入射光线对着凹形球面时r取负.此外,n1、n2,的顺序以实际入射光的传播为准. 单球面的焦点(focal point)、焦距(focal length) 由成像公式 可知： F1 n1 n2 F2 n1 n2 P P f1 f2 当u??, 当v??, 高斯公式 光焦度:介质的折射率与该侧焦距的比表示该球面的折射本领，称为该单球面的焦度。 单位 屈光度(D) 例题：一放置在空气中的玻璃半球的曲率半径为R,折射率为1.5,其平面的一边镀银.一物高为h,放在曲面顶点前2R处.求这一光学系统所成的最后的像在哪里? 解： (1)球面折射公式 其中 得 即入射光线经球面折射后,成为平行光线. 2R h (2)平行光线照在反射镜上,仍以平行光线反射,镜面反射的光线,再次经过球面折射. 2R h 此时,光线自右向左进行,球面右方是物空间,折射率为 n1=1.5,左方是像空间,折射率为 n2 =1. 代入单球面折射