醫(yī)用物理學(xué)幾何光學(xué) (1)

1、§11.1 球面成像,一、單球面折射1、單球面折射：…2、單球面折射公式的推導(dǎo)(圖)： …3、符號規(guī)則：凡是實(shí)物、實(shí)像的距離，p、p'均取正值；虛物、虛像的距離p、p'，均取負(fù)值；凸球面對著入射光線則r為正，反之為負(fù)。,,,,單 球 面 折 射,,,,M,N,單 球 面 折 射 系 統(tǒng) 的 焦 點(diǎn) 和 焦 距,,,4、折射面的焦度（degree focus）：5、第一

2、焦點(diǎn)（ ）： 第二焦點(diǎn)（ ）：6、單球面折射成像的高斯公式：,,,例題：有經(jīng)驗(yàn)的漁夫在河岸用漁叉逮魚時(shí)，都知道不能對著魚投擲漁叉，而要將漁叉向魚的下方投擲。若魚的視覺深度為30cm，水的折射率為4/3，試計(jì)算漁夫該向水下多深的地方投擲漁叉？,,二、共軸球面系統(tǒng)共軸系統(tǒng)(coaxial system)：…成像規(guī)律：順次成像法…后一單球面物距 與前一單球面像距 的關(guān)系：,,,,,例題:空氣中有一半徑為2cm的玻璃球(

3、n=1.5).試求(1)當(dāng)物點(diǎn)緊貼玻璃球表面時(shí),其成像位置在哪里?(2)物點(diǎn)距玻璃球多遠(yuǎn)時(shí),其成像在無窮遠(yuǎn)?,,n=1.5,§11.2 透鏡,透鏡(lens) ：由兩個(gè)折射面組成的共軸光學(xué)系統(tǒng)。薄透鏡（thin lens）：厚度遠(yuǎn)小于物距、像距、曲率半徑。,薄 透 鏡 成 像 光 路 圖,,,一、薄透鏡成像公式1、推導(dǎo)…（圖）2、公式：當(dāng)n0=1時(shí)，,,3、焦點(diǎn)(focus)及焦距：當(dāng)n0=1時(shí)，4、高

4、斯形式： 5、焦度：,,透 鏡 的 焦 點(diǎn) 和 焦 距,,可見，會聚透鏡焦距為正值，發(fā)散透鏡的焦距為負(fù)值。,,二、薄透鏡的組合,透鏡組：…1、成像規(guī)則：逐次成像法2、兩個(gè)薄透鏡緊密貼在一起后，成像公式的推導(dǎo)…（圖）取 得 ，所以即,,薄 透 鏡 組 合,,,,,,共軸光具組 的 三 對 基 點(diǎn),,三、共軸光具組,,共軸光具組成 像 作

5、 圖,,,,H1,N1,,,,,,四、柱面透鏡(cylindrical lens),,,,球差(spherical aberration)和消球差光學(xué)系統(tǒng),色像差(chromatic aberration)和消色差光學(xué)系統(tǒng),§11.3 眼,一、眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)1、眼的光學(xué)結(jié)構(gòu),,,簡約眼,,,,2、眼的調(diào)節(jié)①調(diào)節(jié)…②遠(yuǎn)點(diǎn)(far point)：眼睛不調(diào)節(jié)時(shí)能看清的物點(diǎn)的位置。正常視力遠(yuǎn)點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)處。③ 近點(diǎn)(ne

6、ar point)：眼睛最大調(diào)節(jié)時(shí)能看清物體的最近距離。正常視力（10～12cm）④ 明視距離(visual distance)：最不易引起眼睛過度疲勞的距離。（正常視力25cm）,,二、視力 屈光不正及其矯正1、視力(vision)視角(viewing angle)：從物體兩端入射到眼中節(jié)點(diǎn)的光線所夾的角度。正常視力能分辨的視角為 ，在明視距離處（25cm）對應(yīng)的距離約為0.1mm。視力：眼睛分辨的最小視角的倒數(shù)。,

7、,2、眼的屈光不正及其矯正正常眼；非正常眼（屈光不正）（1）近視眼近視眼：眼睛不調(diào)節(jié)時(shí)，平行光進(jìn)入眼內(nèi)經(jīng)折射后會聚于視網(wǎng)膜前面。（圖）原因：曲率大，焦度大；眼球前后徑長。矯正方法：需配帶凹透鏡要求：該凹透鏡能使平行光線所成虛像在近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)處。 （圖）,近 視 眼 及 其 矯 正,遠(yuǎn)點(diǎn),凹透鏡,,（2）遠(yuǎn)視眼遠(yuǎn)視眼：眼睛不調(diào)節(jié)時(shí)，平行光進(jìn)入眼內(nèi)經(jīng)折射后會聚于視網(wǎng)膜后面。（圖）遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)比正視眼要遠(yuǎn)些。原因：曲率半徑大

8、，焦度?。谎矍蚯昂髲蕉?。矯正方法：需配帶凸透鏡要求：遠(yuǎn)視眼在看眼前較近的物體時(shí)，所選擇的凸透鏡必須將此物體的虛像成在遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)處。（圖）,,（3）散 光 眼,,,,§11.4 放大鏡和顯微鏡,一、放大鏡(magnifier)1、放大鏡：會聚透鏡，增大視角，使人能看清更近的物體。成像原理：物體在凸透鏡焦點(diǎn)以內(nèi)，成放大、正立的虛像。（圖）2、角放大率(angular magnification)公式的推導(dǎo)…,,放 大

9、鏡 放 大 原 理,,,,二、顯微鏡(microscope)的成像原理顯微鏡的光路圖（圖）（對圖說明）…顯微鏡的放大率：,,顯微鏡成像光路,,三、分辨本領(lǐng)衍射現(xiàn)象限制了光學(xué)系統(tǒng)分辨物體細(xì)節(jié)的能力。只有物鏡能分辨的細(xì)節(jié)，經(jīng)目鏡放大視角后，才能分辨。（1）瑞利判據(jù)：…（圖11-23）分辨距離：顯微鏡剛能分辨清楚的兩物點(diǎn)間的最短距離。Z分辨本領(lǐng)：1/Z,,,,,（2）分辨距離公式的推導(dǎo)（圖）,,（3）提高顯微鏡分辨本領(lǐng)的方法：