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眼睛的結構、調節、輻射接收作用、校正及其光學系統(上)

2011-01-26

                                  眼睛的結構、調節、輻射接收作用、校正及其光學系統(上)

一、眼睛的結構

1、結構與組成：

角膜、前室（水狀液）、水晶體和后室（玻璃體）、視網膜、瞳孔、黃斑、視軸與眼軸

2、眼睛的成像：

人眼是一個類似的攝影系統，角膜相當于一個凸凹鏡，前室亦如此，水晶體相當于一個雙凸鏡。

物點在視網膜上形成一個倒立的實像，但這一倒像的感覺經神經系統的作用，給人以正像的視覺。

眼睛的物方和像方焦距不相等。f=-17.1mm   f?=22.8mm

在調焦范圍內，-f=14.2~17.1mm   f?=18.9~22.8mm

虹膜起著孔徑光闌的作用，自動調節進入人眼的光能，它有一定范圍，（  =2~8mm）若外界光很強，使  2mm時仍然使人無法適應，就很容易使視網膜造成傷害。

直視太陽或正視激光束能在視網膜上燒成一盲斑，使人在觀看任何景象時，總有一塊或數塊區域是黑斑。

3、眼睛的光學參數：

介質折射率：n=1.3333

折射面半徑：r1=5.77mm

物方焦距：f '≈-17mm

像方焦距：f '≈23mm

光焦度：D=58.48(1/m)

網膜半徑：r2=9.7mm

二、眼睛的調節及校正

1、眼睛的調節：眼睛成像系統對任意距離的物體自動調焦的過程

2、眼睛的調節能力：

f?的變化范圍是18mm~23mm

眼睛的調節能力表示為能清晰調焦的極限距離范圍。

其中，lr、lp分別為遠點距離和近點距離；

R＝1／lr，Ｐ＝1／lp為遠點和近點的發散度（或會聚度）；

單位為折光度（或稱屈光度）

?影響因素：

調節能力隨年齡增大而減少

?明視距離：在閱讀時，或眼睛通過目視光學儀器觀測物像時，為了工作舒適，習慣上把物或像置于眼前250mm處，稱作明視距離。

3、非正常眼及其校正：

①正常眼和反常眼：

正常眼：眼睛的遠點在無限遠，眼睛光學系統的后焦點在視網膜上

反常眼：眼睛光學系統的后焦點不在視網膜上

②近視眼和遠視眼（老花眼）：

近視眼：遠點位于眼前有限距離

遠視眼：遠點位于眼后有限距離

③校正方法：

④視度：

遠點距離lr（單位為m）的倒數表示近視眼或遠視眼的程度，稱為視度，單位為折光度（或屈光度）。通常醫院和眼鏡店把一折光度稱作100度。

散光與校正：

散光度AST：AST＝R1－R2

校正方法：可用圓柱面或雙心圓柱面透鏡

三、眼睛的輻射接收作用

視網膜：由錐狀細胞和桿狀細胞組成，兩種細胞各有不同的任務；

桿狀細胞：對光刺激極敏感，但完全不感色；

錐狀細胞：感光能力差，但它們能對各色光有不同的感受。

適應：眼睛對周圍空間光亮情況的自動適應程度。

明適應和暗適應：由暗處進入亮處，瞳孔自動縮小；由亮處進入暗處，瞳孔自動放大。

四、眼睛的分辨率

1、眼的分辨能力：眼能夠分辨靠近兩相鄰點的能力稱為眼的分辨能力，或視覺敏銳度。

2、視角：物體對人眼的張角稱作視角。

3、視角鑒別率ε：

?在眼睛沒有調節的松弛狀態下，f '≈23mm，可得ε≈60″。

?若把眼睛看作理想光學系統，則由ε＝140″／D，當D＝2mm時，ε＝70″，當瞳孔直徑增大時，眼睛光學系統的像差增大，分辨能力隨之減少。

?由于眼睛具有較大色差，視角分辨隨光譜而異，連續光譜中間部分的視角鑒別率高于紅光和紫光部分的鑒別率。

4、視角敏銳度：視角敏銳度＝