幾何光學(xué)加入收藏

幾何光學(xué)加入收藏第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日折射:當(dāng)光波從一介質(zhì)入射到另一介質(zhì)時(shí)，由于兩介質(zhì)的光學(xué)密度不同，透射光偏離入射方向的現(xiàn)象。折射定律:第一節(jié)球面成像

RefractionataSphericalSurface單球面的定義：兩種不同折射率的透明介質(zhì)的分界面是球面的一部分。空氣玻璃C單球面折射是研究各種光學(xué)系統(tǒng)成像的基礎(chǔ)。一、單球面折射第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日n1n2點(diǎn)光源OCrA像Ipp′αi1i2θβ主光軸近軸光線推導(dǎo)：設(shè)球面曲率半徑為r、物距為p、像距為p。頂點(diǎn)球面曲率中心P1.單球面折射公式(設(shè):n1<n2)單球面折射公式：由折射定律得：第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日單球面折射公式符號(hào)規(guī)則：①實(shí)物距、實(shí)像距取正值；②虛物距、虛像距取負(fù)值；③凸球面對(duì)著入射光線則r為正，反之為負(fù)。p

＞0p＜0oop′＞0p′＜0r＞0r＜0II（虛物：物點(diǎn)到折射面的方向與入射光線方向相反。）第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日--------描寫單球面折射本領(lǐng)。物理意義：Ф越大，折光本領(lǐng)越強(qiáng)。單位：Ф---屈光度（D）

r---米（m）1D=100度(眼鏡)2.折射面的焦度（dioptricstrength）第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.折射面的焦距第一焦點(diǎn)F1（物空間焦點(diǎn)）(當(dāng)p′=∞時(shí))第二焦距

f2：(當(dāng)

p

=∞時(shí))F1f1F2f2第一焦距f1：第二焦點(diǎn)F2（像空間焦點(diǎn)）第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日f1、f2為正時(shí)，F(xiàn)1、F2是實(shí)焦點(diǎn)，折射面有會(huì)聚作用f1、f2為負(fù)時(shí)，F(xiàn)1、F2是虛焦點(diǎn)，折射面有發(fā)散作用F1f1F2f2-f1I-f2I(n1<n2)(n1>n2)第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日由：和(f1、f2、r以為米單位)4、折射面的兩焦距與焦度的關(guān)系及高斯公式∵∴高斯公式得:第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日rn2解⑴：已知n1=1.0,n2=1.33,r=5.7mm(D)(mm)(mm)例題:從幾何光學(xué)的角度來看，人眼可簡化為高爾斯特蘭簡化眼模型。這種模型將人眼成像歸結(jié)成一個(gè)曲率半徑為5.7mm、媒質(zhì)折射率為1.33的單球面折射成像。⑴試求這種簡化眼的焦點(diǎn)位置和焦度；⑵若已知某物在膜后24.02處視網(wǎng)膜上成像，求該物應(yīng)放在何處。第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日二、共軸球面系統(tǒng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的折射面的曲率中心在同一直線上所組成的系統(tǒng)。在成像過程中，前一折射面所成的像，即為相鄰的后一個(gè)折射面的物----順次成像法。p1p1′p2p2′

＜0p3p3′p4＜0p4′n′n〞n0n0n0第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日∵∴p1=60cm2040OI1n=1.540I2p2P’1[例題]玻璃球(n=1.5)的半徑為10cm，一點(diǎn)光源放在球前40cm處，求近軸光線通過玻璃球后所成的像。第二折射面，n1=1.5,n2=1,p2=-40cm,r=-10cm∵∴p2′=11.4cm第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)薄透鏡dpp′n0nn0當(dāng)n0=1時(shí),薄透鏡成像公式：按共軸球面系統(tǒng)計(jì)算得：令薄透鏡的焦度：（公式適用于透鏡兩側(cè)介質(zhì)相同的情況。）第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日眼球壁主要分為三層:外層:角膜、鞏膜。中層:包括虹膜、睫狀體。內(nèi)層:視網(wǎng)膜。一、眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)一、眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)二、視力、屈光不正及其矯正第三節(jié)眼(Theeye)第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日角膜(1.376)主光軸房水(1.336)虹膜晶狀體(1.406)玻璃狀液(1.336)視網(wǎng)膜黃斑睫狀肌古氏平均眼:共軸球面折射系統(tǒng)。1、眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日簡約眼:

把眼睛簡化為一個(gè)單球面(即角膜)折射系統(tǒng)。C17mm5.7mm17mmF1F2n=1.336第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日對(duì)近物:增大晶狀體表面曲率（即曲率半徑減?。?

焦度增大。對(duì)遠(yuǎn)物：減小晶狀體表面曲率（即曲率半徑增大）,

焦度減小。眼的調(diào)節(jié)：眼睛改變自身焦度使遠(yuǎn)近不同的物體均能在視網(wǎng)膜上成清晰像的本領(lǐng)。眼的調(diào)節(jié)是通過改變晶狀體表面的曲率來完成。2、眼的調(diào)節(jié)第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日遠(yuǎn)點(diǎn)：眼睛在完全不調(diào)節(jié)時(shí)所能看清物體的最遠(yuǎn)位置。近點(diǎn)：眼睛經(jīng)過最大調(diào)節(jié)所能看清物體的最近位置。明視距離：最適宜而不易引起眼睛過度疲勞的看物距離。近點(diǎn)(10~12cm)遠(yuǎn)點(diǎn)(∞)（明視距離）25cm眼的調(diào)節(jié)的范圍：第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日二、視力、屈光不正及其矯正視角視角：從物體兩端入射到眼中節(jié)點(diǎn)的光線所夾的角度。眼節(jié)點(diǎn)國際標(biāo)準(zhǔn)視力=θ眼的分辨本領(lǐng)：眼睛能分辨兩物點(diǎn)間最短距離的能力。設(shè)此時(shí)眼睛能分辨物體的最小視角為θ。對(duì)一定距離處的物體，不同的人眼的最小視角不同，即視力不同。1.視力vision第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日1分視角5米眼L=?課后練習(xí):自畫一國際視力表,視力為0.1,0.6,1.0,1.5視力表的原理：（以國際標(biāo)準(zhǔn)視力表中視力1.0為例）L=1.5mm5米處物的大小=（國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)視力表：視力=5–lgθ)第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日2、眼的屈光不正及其矯正正視眼遠(yuǎn)點(diǎn)距離：∞近點(diǎn)距離：10~12cm非正視眼近視眼遠(yuǎn)視眼散光眼近視眼(shortsight)成像：在視網(wǎng)膜前。成因：晶狀體或角膜曲率變大，聚光能力增強(qiáng)；或眼軸過長。矯正：凹透鏡。遠(yuǎn)視眼(farsight)成像：在視網(wǎng)膜后.成因：晶狀體或角膜曲率變小，聚光能力減弱；或眼軸過短。矯正：凸透鏡。第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日近視眼的配鏡：凹透鏡的作用是把無窮遠(yuǎn)處物體成像在近視眼遠(yuǎn)點(diǎn),使眼不調(diào)節(jié)可看清遠(yuǎn)物。遠(yuǎn)點(diǎn)凹透鏡此時(shí)有：p=∞,p′=-(遠(yuǎn)點(diǎn)距離)由透鏡成像公式得：f=p′

凹透鏡焦度：Φ=1/f=1/p′凹透鏡片度數(shù)=-100D（度）遠(yuǎn)點(diǎn)距離第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日遠(yuǎn)視眼的配鏡：凸透鏡的作用是把近點(diǎn)之內(nèi)（或明視距離處）的物體成像在遠(yuǎn)視眼近點(diǎn)。近點(diǎn)凸透鏡此時(shí)有：p=25cm,p′=近點(diǎn)距離由透鏡成像公式得：凸透鏡焦度：Φ=1/f凸透鏡片度數(shù)=+100D（度）物25cm第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日原因：角膜的各個(gè)方向子午線的半徑不相等矯正：配戴適當(dāng)焦度的柱面透鏡ABCD即散光眼為非對(duì)稱折射系統(tǒng)若AB＞CD散光眼和配鏡凸柱面透鏡凹柱面透鏡第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日老花眼

老花是指對(duì)近物的視力調(diào)節(jié)出現(xiàn)進(jìn)行性退化。眼睛的聚焦能力隨著年齡逐漸減弱，到65歲時(shí)，很少或完全沒有聚焦能力。通常在45歲，當(dāng)眼睛不能適應(yīng)正常的閱讀距離時(shí)才引起注意。大的印跡可以被看到，但是小的印跡難以或不能被聚焦。報(bào)紙需要放在胳膊長的距離來閱讀。通常用簡單的凸透鏡進(jìn)行糾正。

老花眼原因：調(diào)節(jié)功能衰退特點(diǎn)：看遠(yuǎn)正常，看近不行矯正方法：配戴適當(dāng)焦度的凸透鏡第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日

準(zhǔn)分子激光角膜切削術(shù)：手術(shù)的原理為應(yīng)用準(zhǔn)分子激光切削角膜中央前表面，即除去上皮層的前彈力層和淺層基質(zhì)，使角膜前表面彎曲度減少。曲率半徑增加，屈光能力減低，焦點(diǎn)向后移至視網(wǎng)膜上，達(dá)到矯正近視的效果。PRK手術(shù)

準(zhǔn)分子激光原位角膜磨鑲術(shù)：手術(shù)是采用更為復(fù)雜的新型設(shè)備開展的針對(duì)高度近視眼的治療手術(shù)。在角膜表面切削一角膜瓣，翻轉(zhuǎn)角膜瓣后，應(yīng)用準(zhǔn)分子激光電腦控制角膜基質(zhì)內(nèi)切削，最后將角膜瓣復(fù)位。LASIK手術(shù)準(zhǔn)分子激光治療近視眼第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日一、放大鏡β眼節(jié)點(diǎn)f25cmγ角放大率：即y作用：增大視角。第四節(jié)放大鏡和顯微鏡放大正立虛像第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日二、顯微鏡的成像原理yF1F2L1L2物鏡目鏡f1f2y25cm顯微鏡的放大率：1.顯微鏡的光路圖和放大率：第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日2.光學(xué)系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)光學(xué)儀器的圓孔衍射現(xiàn)象限制了光學(xué)系統(tǒng)分辨物體細(xì)節(jié)的能力。分辨極限:光學(xué)系統(tǒng)能分辨開兩物點(diǎn)的最短距離。分辨本領(lǐng):最短距離的倒數(shù)稱為光學(xué)系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)。AB物鏡兩物點(diǎn)A’B’相應(yīng)兩象點(diǎn)艾里斑第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日瑞利判據(jù)A1A2A1A2A1A22θ＞2θ＜2ZD21.00.8顯微鏡的分辨本領(lǐng)兩個(gè)物點(diǎn)（A1和A2）剛能夠被分辨的條件是：一個(gè)物點(diǎn)的衍射亮斑的第一暗環(huán)正好與另一個(gè)物點(diǎn)的衍射亮斑中央點(diǎn)重合。此時(shí)Z為剛能分辨的最短距離（即顯微鏡的分辨距離）。第二十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日顯微鏡的分辨本領(lǐng)：顯微鏡能分辨最短距離的能力。用1/Z表示。Z越小，分辨本領(lǐng)越高。根據(jù)瑞利判據(jù)，得顯微鏡的分辨距離：物鏡的數(shù)值孔徑：物鏡β強(qiáng)度Z（推導(dǎo)略）第三十頁，共三十二頁，2022年，8月28日提高顯微鏡分辨本領(lǐng)的兩個(gè)途徑：⒈增大物鏡的數(shù)值孔徑N.A.（比如：采用油浸鏡頭）⒉減小照射光的波長λ（采用紫外線、電子射線）蓋玻片n=1.52n=1β干物鏡物鏡(n=1.52)油浸物鏡油n=1.52β標(biāo)本第三十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日一、特種顯微鏡偏光顯微鏡：電子顯微鏡:透射電子顯微鏡(193