《眼镜光学》课程讲义

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1、《眼镜光学》课程讲义第一章光的性质光（电磁波）可见光在传播过程中会发生许多物理现象和化非可见光学现象。研究这些现象的学科很多，比如生理光学、物理光学、量子光学等等。光波动性：光的色散、干涉、衍射、偏光、光的吸收和物体发光。粒子性：光电效应眼镜光学主要运用几何光学的概念来研究光在眼镜片中的传播和成像的规律，以此来设计眼镜镜片，提高镜片的光学性能。第一节几何光学光的波动性可借助几何学中的一些规律来进行研究，即利用几何学中的概念、定律来研究光的波动性（具体说光的传播成像）。几何光学中的原理是真实情况的近似，但在

2、大多数情况下与光学仪器所看到的现象相符，而其简单的运算提供了计算机和设计各种光学系统的方法，因此几何光学具有很大的实际意义。当然，几何光学由于不考虑光能问题，也不考虑光的干涉和绕射现象，因而对光学仪器的成像质量的研究还必须借助于光的波动理论才能圆满解决。第二节几何光学的基本定律一、光的直线传播定律二、光的独立传播定律三、光的反射定律和折射定律四、光路的可逆性第三节名词解释1、光源和发生点本身所发光的物体称为发光体或光源。光源分为自然光源和人造光源。当发光体的大小和作用距离相比可以忽然不计时称之为发光点或点

3、光源。2、光线几何线代表光线，光线代表光的传播方向。3、光束许多光线的集合称为光束。自然界里有规律的光束有：(1)、平行光束(2)、发散光束(3)、会聚光束(4)、像散光束。4、光束的聚散度光束聚散度=光束所在空间的介质折射率光束发散点（或会聚点）到基准面距离以基准面为准，发散点（或会聚点）在左时距离为负，在右时距离为正。聚散度单位为屈光度。5、光速光在介质中传播的速度称为光速，介质不同，光速不同，真空中的光速为C=3×108米/秒（30万公里/秒）。第四节光能一、辐射能通量、光通量单位时间内通过某一面积

4、的全部辐射能，称为辐射能通量。人眼能感受到的辐射能在380mm~760mm的光谱区域，单位时间内通过某面积的辐射能的光作用称为光通量。也即光通量是辐射能通量中引起视觉刺激的辐射能通量的量值。二、视见函数我们所遇到的辐射是波长极不相同的波的组合，为了完整的以能量来描述这种辐射，必须指出能量按波长分布的情况，以此为出发点，我们可以作出能量对波长的分布函数。但是这个分布函数不能作为辐射能通量与引起视觉刺激强度关系的描述，因为不同波长的可见光虽然具有相同的光通量，但是会引起不同强度的视觉刺激。人眼对不同波长有不同

5、的敏感度，因为眼睛光谱灵敏波常有很大的主观性，只能从许多人的大量观察结果中取平均的敏感度来描写人眼对于各种波长的光的相对敏感度的数值，我们称之为视见函数。视见函数φ（λ）和波长λ的关系如P4上的1—2所示，从图中可知，明处视觉时，人眼最灵敏的光波长在550nm，黄昏视觉时最灵敏的光波长在500nm左右。三、发光强度、照度1、发光强度如图C为点光源，向各方向发射光线，在某方向取很小的主体角dw，在此主体角的光通量为dF，则I=dF称为光源在此方向的发光强度。dw也就是说发光强度等于单位立体角内的发出的光通量

6、。若光源各向同性，即各向光通量均匀，则有I=FΙ——发生强度4πF——总光通量上式可写成：F=4πΙ上式表明，F只与Ι有关，当Ι确定时，总光通量F是一个定值。光组只能把光通量重新分布，如探照灯的情况。2、照度入射在单位面积上的光通量数值称为照度。如面积S，光通量为F，则照度E为：E=FSI若为发光强度Ι的点光源，在距其r处的表面上的产生的照度为：cosiE=r—点光源列度照射表面的距离r2i—被照表面法线和光源投射立体角轴线的夹角四、光度学的单位发光强度：烛光（国际烛光），它是由标准灯发出的光的强度，这些

7、灯被保存在法、英、美的实验室中。光通量：流明，它等于发光强度为1烛光的各向同性的光源，在一立体弧度角内所发出的光通量。照度：辐脱，它等于1流明的光通量均匀分布在1平方厘米的面积上的产生的照度。勒克斯，它等于1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的产生的照度。1辐脱=104勒克斯1勒克斯=10-4辐脱亮度：熙提，它等于每平方厘米的均匀发光表面在其法线方向发出1烛光的发光强度时的亮度。1熙提=1烛光1平方厘米常用数据见P7的表2，3，4。五、在肉眼中像的主观亮度外界物体在视网膜上成像，其光对视网膜上的感光细胞

8、产生刺激，直至被观察者所感觉，上述的刺激程度称为主观亮度。主观亮度并不与视网膜上像的亮度直接有关，在多数情况下取决于像的照度、像在视网膜上的大小。1、点光源的像人眼视角值为1＇，因此凡对人眼视角值不超过1＇的光源都可认为是点光源。设点光源的发光强度为Ι，观察者眼睛得到的光通量dF为:dF=Ι·dwdw=而πP2P——眼瞳孔半径S2S——眼到点光源的距离IdF=则πp2S2主观亮度取决于视网膜上像的照度，即取决于进入眼睛的光通量