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  • 1 # 使用者4141082436059

    眼的折光系統及其調節

    當光線由 空氣進入另一媒質構成的單球面折光體時,它進入物質的折射情況決定於該物質與空氣介面的曲率半徑R和該物質的折光指數n2;若空氣的折光指數為n1,則關係式為

    n2R/(n2-n1)=F2 (1)

    F2稱為後主焦距或第2焦距(空氣側的焦距為前主焦距或第一焦距),指由折射面到後主焦點的距離,可以表示這一折光的折光能力。表示折光體的折光能力還可用另一種方法,即把主焦距以m(米)作單位來表示,再取該數值的倒數,後者就稱為該折光體的焦度(diopter);如某一透鏡的主焦距為10cm,這相當於0,1m,則該透鏡的折光能力為10焦度(10D)。通常規定凸透鏡的焦度為正值,凹透鏡的焦度為負值。

    主焦距是一個折光體最重要的光學引數,由此可算出位於任何位置的物體所形成的折射像的位置。以薄透鏡為例,如果物距α是已知的,像距b可由下式算出:

    1/a+1/b=1/F2 (2)

    由式(2)可以看出,當物距a趨於無限大時,1/a趨近於零,於是1/b接近於1/F2,亦即像距b差不多和F2相等;這就是說,當物體距一個凸透鏡無限遠時,它成像的位置將在後主焦點的位置。同樣不難看出,凡物距小於無限大的物體,它的像距b恆大於F2,即它們將成像在比主焦點更遠的地方。以上兩點結論,對於理解眼的折光成像能力十分重要。

    另外,根據光學原理,主焦點的位置是平行光線經過折射後聚焦成一點的位置,這一結論與上面提到的第一點結論相一致。每一物體的表面,都可認為是由無數的發光點或反光點組成,而由每一個點發出的光線都是輻散形的;只有這些點和相應的折射面的距離趨於無限大時,由這些點到達折射面的光線才能接近於平行,於是它們經摺射後在主焦點所在的面上聚成一點,整個物質就達個面上形成物像。當然,無限過的概念本身決定了它是一個不可能到達的位置,實際上對人眼和一般光學系統來說,來自6m以外物體的各光點的光線,都可以認為是近於平行的,因而可能在主焦點所在的面上形成物像。

    (二)眼的折光系統的光學特性

    當用上述光學原理分析眼的折光特性時,首先遇到的一個困難是,眼球並非一個薄透鏡或單球面折光體,而是由一系列由率半徑和折光指數都不相同的折光體所組成的折光系統。顯然,人眼折光系統的後主焦距不能簡單地由式(1)算出,不過它的最主要的折射發生在角膜,而按幾何學原理進行較複雜的計算,還是可以追蹤出光線經眼內多個折光面行進的途徑,並得出由這些組合的透鏡組所決定的後主焦點的所在位置。

    計算結果表明,正常成人眼處於安靜而不進行調節的狀態時,它的折光系統的後主焦點的位置,正好是其視風膜所在的位置。這一解剖關係對於理解正常眼的折光成像能力十分重要。它說明,凡是位於眼前方6m以外直至無限遠處的物體,根據式(2)或由於由它們發出或反射出的光線在到達眼的折光系統時已近於平行,因而都可以在視網膜上形成基本清晰的像,這正如放置於照相機主焦點處的底片,可以拍出清晰的遠景一樣。當然,人眼不是無條件的看清任何遠處的特體,例如,人眼可以看清楚月亮(或其他更遠的星體)和它表面較大的陰影,但不能看清楚月球表面更小的物體或特徵。造成後一限制的原因是,如果來自某物體的光線過弱,或它們在空間處女內傳播時被散射或吸收,那麼它們到達視網膜時已減弱到不足以興奮感光細胞的程度,這樣就不可能被感知;另外,如果物體過小或它們離眼的距離過大,則它們在視網膜上形成的大小,將會小到視網膜分辨能力的限度以下,因而也不能感知。

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