医用几何光学

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1、第六章几何光学第一节球面成像第二节透镜第三节眼第四节放大镜和显微镜第五节特种显微镜与纤镜（P.184-186思考题与习题:教学内容：除了第11、12、13题外,其余均可做)折射:当光波从一介质入射到另一介质时，由于两介质的光学密度不同，透射光偏离入射方向的现象。折射定律:第一节球面成像RefractionataSphericalSurface单球面的定义：两种不同折射率的透明介质的分界面是球面的一部分。空气玻璃C单球面折射是研究各种光学系统成像的基础。一、单球面折射n1n2点光源OCrA像Ipp

2、′αi1i2θβ主光轴近轴光线推导：设球面曲率半径为r、物距为p、像距为p。顶点球面曲率中心P1.单球面折射公式(设:n1

3、2.折射面的焦度（dioptricstrength）3.折射面的焦距第一焦点F1（物空间焦点）(当p′=∞时)第二焦距f2：(当p=∞时)F1f1F2f2第一焦距f1：第二焦点F2（像空间焦点）f1、f2为正时，F1、F2是实焦点，折射面有会聚作用f1、f2为负时，F1、F2是虚焦点，折射面有发散作用F1f1F2f2-f1I-f2I(n1n2)由：和(f1、f2、r以为米单位)4、折射面的两焦距与焦度的关系及高斯公式∵∴高斯公式得:rn2解⑴：已知n1=1.0,n2=1.33,r

4、=5.7mm(D)(mm)(mm)例题:从几何光学的角度来看，人眼可简化为高尔斯特兰简化眼模型。这种模型将人眼成像归结成一个曲率半径为5.7mm、媒质折射率为1.33的单球面折射成像。⑴试求这种简化眼的焦点位置和焦度；⑵若已知某物在膜后24.02处视网膜上成像，求该物应放在何处。二、共轴球面系统两个或两个以上的折射面的曲率中心在同一直线上所组成的系统。在成像过程中，前一折射面所成的像，即为相邻的后一个折射面的物----顺次成像法。p1p1′p2p2′＜0p3p3′p4＜0p4′n′n〞n0n0n

5、0∵∴p1=60cm2040OI1n=1.540I2p2P’1[例题]玻璃球(n=1.5)的半径为10cm，一点光源放在球前40cm处，求近轴光线通过玻璃球后所成的像。第二折射面，n1=1.5,n2=1,p2=-40cm,r=-10cm∵∴p2′=11.4cm第二节薄透镜dpp′n0nn0当n0=1时,薄透镜成像公式：按共轴球面系统计算得：令薄透镜的焦度：（公式适用于透镜两側介质相同的情况。）眼球壁主要分为三层:外层:角膜、巩膜。中层:包括虹膜、睫状体。内层:视网膜。一、眼的光学结构与调节一、眼

6、的光学结构与调节二、视力、屈光不正及其矫正第三节眼(Theeye)角膜(1.376)主光轴房水(1.336)虹膜晶状体(1.406)玻璃状液(1.336)视网膜黄斑睫状肌古氏平均眼:共轴球面折射系统。1、眼的光学结构简约眼:把眼睛简化为一个单球面(即角膜)折射系统。C17mm5.7mm17mmF1F2n=1.336对近物:增大晶状体表面曲率（即曲率半径减小）,焦度增大。对远物：减小晶状体表面曲率（即曲率半径增大）,焦度减小。眼的调节：眼睛改变自身焦度使远近不同的物体均能在视网膜上成清晰像的本领。

7、眼的调节是通过改变晶状体表面的曲率来完成。2、眼的调节远点：眼睛在完全不调节时所能看清物体的最远位置。近点：眼睛经过最大调节所能看清物体的最近位置。明视距离：最适宜而不易引起眼睛过度疲劳的看物距离。近点(10~12cm)远点(∞)（明视距离）25cm眼的调节的范围：二、视力、屈光不正及其矫正视角视角：从物体两端入射到眼中节点的光线所夹的角度。眼节点国际标准视力=θ眼的分辨本领：眼睛能分辨两物点间最短距离的能力。设此时眼睛能分辨物体的最小视角为θ。对一定距离处的物体，不同的人眼的最小视角不同，即视

8、力不同。1.视力vision1分视角5米眼L=?课后练习:自画一国际视力表,视力为0.1,0.6,1.0,1.5视力表的原理：（以国际标准视力表中视力1.0为例）L=1.5mm5米处物的大小=（国内标准对数视力表：视力=5–lgθ)2、眼的屈光不正及其矫正正视眼远点距离：∞近点距离：10~12cm非正视眼近视眼远视眼散光眼近视眼(shortsight)成像：在视网膜前。成因：晶状体或角膜曲率变大，聚光能力增强；或眼轴过长。矫正：凹透镜。远视眼(farsight)成像：在视网膜后.成因：晶状体或角