1、第 2章 光学仪器的基本原理（ Principles of Optical Instruments ）本章主要介绍以光学成像系统为基本组成部分的光学仪器的基本原理，以及光度学的一些基本概念等。1人眼是天然的、能精密成像的光学仪器，各种目视光学仪器必须与它组合并匹配才能发挥作用。所以讨论光学仪器，首先必须了解人眼的结构和特性。一 . 人眼的结构2.1 人的眼睛Human eye 2人眼是一个直径约为 25mm的球状体，眼球最外层是白色不透明的 巩膜 。其前部略凸出的透明部分称为 角膜 ， 其曲率半径约为 8mm。3瞳孔 ， 其孔径随光照的强弱可在 2 8mm之间自动调节。巩膜内面为一层黑色膜称为
2、 脉络膜 ， 其作用是使眼内成为一暗房。4晶状体 相当于一个会聚透镜。由折射率约为 1.42的胶状透明物质组成。前后两面的曲率半径分别约为10mm和 6mm，晶状体的边缘与周围的 睫状肌 相连，睫状肌的松弛与收缩可改变晶状体的曲率半径。5视网膜 。 视网膜上面大量分布着两类不同的感光细胞。前房、后房及玻璃体 的折射率约为 1.33.6在视神经进入眼球的地方不引起视觉，称为 盲点 。 在眼球光轴上方附近有一直径约为 2mm的黄色区域，称为 黄斑区 。黄斑区内人眼的感光细胞分布最密集，视觉灵敏度很高，而黄斑中心有一直径约为 0.25mm的区域视觉最灵敏，称为 中央窝 。当眼睛观察物体时，眼球通常转
3、到一适当位置，使所成像恰好在 中央窝处 ，因而视觉最为清晰。一种是 杆状细胞 ， 在很暗的光照下还能起作用，但不能分辨颜色，得到像的轮廓不够清晰；另一种是 锥状细胞 ， 在较强的光照下才能起作用，它能区别颜色，得到像的细节较为清晰 。7人眼的结构十分复杂，入射光进入人眼要经过多次折射，才能到达视网膜上成像。况且其结构参数因人而异。为了讨论和计算方便，对于眼睛的一般特性，常简化成折射率为 1.33的介质构成的单球面折射系统，称为 简化眼 。8折射率 n 4/3，球面的曲率半径 R 5.7mm物方焦距 f -17.1mm像方焦距 f 22.8mm光焦度 F 58.48D视网膜曲率半径 R 9.8mm其结构参数如下：9二 . 人眼的调节功能1. 人眼的调节视网膜上的像是倒立的，但我们的感觉仍然是正立的，这是因为神经系统内部作用的结果。视网膜的位置是固定的，为了使距离不同的物体都能在视网膜上形成清晰的像，必须改变眼睛的焦距，这一过程称为 眼的调节 。为看清远处的物体，睫状肌要松弛，使焦距增大。当睫状肌完全松弛时，眼睛能够看清的最远点称为 眼睛的远点 。正常人的远点在无穷远。10
