1、第十一章 眼睛的屈光,第一节 眼睛的屈光系统,第二节 球面的屈光,第三节 透镜的屈光,第四节 眼睛的屈光不正 及其物理矫正,第一节 眼睛的屈光系统,主要内容：,一、眼的生理结构,二、眼的光学结构,11.1.1、眼睛的生理结构：,角膜（1.376）,房水（1.336）,瞳孔,玻璃体（1.336）,晶状体（1.406）,视网膜,11.1.2. 示意眼. 从几何光学观点来看，人眼是一个由不同介质组成的共轴球面系统。这一系统能使物体在视网膜上成清晰的像，进入眼腈的光线要通过一系列折射面的折射才能到达视网膜上。表征眼睛的屈光有三种结构元素：曲率半径、厚度和折射率。我们把实际的人眼近似用一个如图11-2所
2、示的共轴光学系统来表征。这个由五种介质(角膜，房水，晶状体 玻璃体，视网膜 ）组成的系统称为示意眼。,表11-1 示意眼结构元素的平均值,部位 , 前,后表面曲率半径 ,厚度, 折射率 空气 7.7 1.000 角膜 7.7 6.8 0.5 1.376 房水 6.8 10.0 3.1 1.337 晶状体 10.0 -6.0 3.6 1.386 玻璃体 -6.0 -9.7 15.6 1.336,11.1. 3、眼睛的光学结构简化眼,一侧是空气 n=1 一侧是水 n=4/3 分界面为球面（r=5.73mm 左右可调节）,第二节 球面的屈光,主要内容,一 ：单球面的物像公式：单球面的焦距与焦度三 ：
3、共轴多球面,11.2.1 单球面折射系统,概念,顶点、曲率中心、曲率半径、主光轴 、近轴光线,1. 单球面的物像公式,其中：n1物方折射率（n11）n2像方折射率（n21）l物距（实物取正、虚物取负）像距（实像取正、虚象取负）r球面半径（球心在像方取正、球心在物方取负）,证明：,应用单球面折射的物像公式的符号法则,(1)从物点到折射面的方向与入射光线的方向相同,物距为正,反之为负. (2)从折射面到像点的方向与折射光线的方向相同,像距为正,反之为负.(3)从折射面到曲率中心的方向与折射光线的方向相同,曲率半径为正,反之为负.,2.单球面的焦距,1、焦距,将v =代入折射公式得：,像方焦距,将u
4、 =代入单球面折射公式得：,与无穷远处物体所对应的像点，称为该折射面 的像方焦点，用F2表示。F2到折射面顶点的距离称为像方焦距，用f2表示。f20会聚作用、f20发散作用,3.单球面的焦度,单位：屈光度(D)，1D =1/m 1D=100度,决定折射面折射本领的量( n2 - n1 )/r 称为折射面的光焦度(或称为焦度）。用表示,解：,液体处于折射面的凹侧,例2：圆柱形玻璃棒（n=1.5）的一端是半径为2cm的凸球面。求:（1）当棒置于空气中时，在棒的轴线上距离棒端外8cm处的物点所成像的位置。（2）若将此棒放入水（n=1.33）中时，物距不变，像距应是多少(设棒足够长)？,解：当棒置于空
5、气中时，n1=1.0，n2=1.5，r=2cm，=8cm，代入公式,当棒放入水中时，n1=1.33，n2=1.5，r =2cm， =8cm，代入公式,得： = -18.5 cm ,为虚像，且像在棒外。,得： = 12 cm 为实像,11.2.2 共轴多球面,1. 共轴多球面屈光系统:,先求出物体通过第一折射面所成的像，将此像作为第二折射面的物， 再求该物通过第二折射面的像如此下去，直到求出通过最后折射面所成的像。,2. 依此成像法:,解：,对第一折射面来说，,对第二折射面来说，,小结：,一、概念,1、物点、像点,2、物方、像方,3、实像与虚像 实物与虚物,4、焦距,5、焦度,二、重要公式,第三
6、节 透镜的屈光,透镜：折射面是两个球面，或者一个是球面，另一个是平面的共轴球面系统，叫做透镜。,薄透镜：当透镜中间部分的厚度与折射球面的曲率半径相比很小，可以忽略不计时，这种透镜称为薄透镜。,11.3.1、薄透镜,薄透镜,两式相加得：,证明：,(11-7),( ),2 、 薄透镜的焦距：,透镜有两个焦点，两个焦距。当薄透镜两侧介质相同时,（11-9）,（11-10）,(11-8),f0 时焦点为虚焦点，透镜对光线起发散作用。,f0 时焦点为实焦点，透镜对光线起会聚作用。,越小，折射本领越大。,将焦距公式（11-8）代入薄透镜物像公式。,(11-11),符号规则：,实物，实像，实焦点， 为正,虚
7、物，虚像，虚焦点， 为负,解：,可以另一方向定义r1、r2,3、薄透镜的焦度,注意：0 会聚透镜、凸透镜（中厚边薄双凸、平凸、弯月）0 发散透镜、凹透镜（中薄边厚双凹、平凹、弯月）| 值大，透镜的会聚（发散）能力强| 值小，透镜的会聚（发散）能力弱,例2：一个由折射率n=1.5的玻璃做成的等凸薄透镜，在空气中的焦距为30cm，如把这透镜的一侧密封在盛满水的半无限大水箱的一端面的孔中。求水箱外光轴左方90cm处的小物体被该系统成像的位置。,两种方法:(1)两次单球面成像(2)一次单薄透镜成像加一次单球面成像,无论用哪种方法，都必须知道 r1=r2=r 的值，可利用 f 的公式求得：,方法一：,相
8、加,方法二：,2、像差分类：球面像差、色像差等等。,11.3.4、透镜的像差,1、像差：物体通过透镜所成的像与理论上所预期的 像有一定的偏差，这种偏差叫像差。,球面像差 近轴光线和远轴光线经透镜成像后不能在同一点会聚，此现象称为球面像差，简称球差。 球差使点状物体的像为一圆斑。,色像差,不同波长的光通过透镜后不能在同一点成像的现象称为色像差。 透镜越厚，色像差越明显。,矫正方法： 用折射率不同的会聚透镜和发散透镜适当地组合可以消除色像差。,解：,两次单透镜成像,相加,又,小结：,一、概念,1、薄透镜,3、焦度,2、焦距,二、重要公式,1、,2、,3、,第四节 眼睛的屈光不正及其矫正,什么是屈光
9、不正当捷状肌完全舒张时，平行光线射入眼内，经折射后,若恰好聚焦在视网膜上，成一清晰的像.这样的眼睛为屈光正常，否则为屈光不正常。,屈光不正的类型：1、近视眼2、远视眼3、老花眼4、散光眼5、弱视眼,一、概念,1、远点捷状肌完全舒张时，角膜曲率半径最大时，能看到的最远距离。l=10m可视为无穷远。(把不经调节就能在视网模上成像的物的位置称远点.),2、近点捷状肌处于最紧张状态时，角膜曲率半径最小时，能看到的最近距离。随着年龄的增长、捷状肌的老化，使近点有改变。儿童 7 cm 青年 10cm中年 25cm 55岁以后 12m,3、明视距离连续工作不致引起捷状肌过分疲劳的最佳近点。l=25cm,4、
10、眼睛的调节范围远点到近点（ 正常的调节范围 远点到明视距离）。,6、分辨本领眼睛能分辨的最小视角。单位：分 1度=60分 1=60,7、眼睛的视力有两种定义的检验方法。,视力=1/分辨本领,（旧制）,（新制）,11.4.1、近视眼,特点：捷状肌完全舒张时，平行光入射，会聚在视网膜的前面，抵达视网膜时又分散，所成的像模糊不清，远点与近点都向眼睛移近；越近视，远点越近。,原因：（1）长时间近距离注视，捷状肌长时间紧 张，导致球面（角膜）半径变小，轴长变长,（3）眼病造成的变化，肌肉神经紊乱。,（2）遗传,矫正：用凹透镜矫正远点,例1：一近视眼的远点为0.4m，需配戴多少度、什么类型的透镜才能矫正成
11、屈光正常的眼睛。,解：,凹透镜,例2：戴近视镜为300度的近视眼的远点在哪？,解：,11.4.2、远视眼,特点：捷状肌完全舒张时，平行光入射，会聚在视网膜的后面，抵达视网膜时还没会聚，过视网膜后才会聚发散性增强了，远点与近点都平移了（远点在眼后）,原因:(1)眼病(2)遗传,矫正：用凸透镜矫正远点，也可以矫正近点,远视眼的矫正,例3：一远视眼的远点在眼后75cm处，成为屈光正常的眼睛需配戴多少度、什么类型的眼镜。,解：,凸透镜,例4：近点为1.25m的远视眼，需配戴多少度的眼镜？,解：,凸透镜,11.4.3、老花眼,特点：远点仍是，但近点远移。,原因：随着年龄增长，晶状体失去弹性，捷状肌不灵，是正常的生理现象。,矫正：用凸透镜矫正近点。,例5：一老年人既近视又老花，其远点是160cm，近点是50cm，需配什么眼镜？,解：,11.4.4、散光眼,特点：角膜曲率各向异性，使水平与垂直会聚点不重合，出现重影。,原因：眼病、遗传,矫正：柱面透镜,弱视眼,特点：两个眼睛屈光不一致，相差特别大。,矫正：手术、盖住屈光不正的眼睛,屈光不正的眼睛与正常眼睛调节范围的比较图示：,近视+老花,小结：,一、概念,1、远点、近点,2、明视距离,3、眼睛的调节范围,4、视角,5、分辨本领,6、眼睛的视力,7、屈光不正的眼睛及类型,二、重要公式,
