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1、第第11章章 几何光学几何光学11-1 球面折射球面折射11-2 透镜成像透镜成像11-3 眼的光学系统眼的光学系统11-4 非正视眼的矫正非正视眼的矫正11-5 医用光学仪器医用光学仪器11-1 球面折射球面折射2 2一、单球面折射一、单球面折射1、基本概念、基本概念物方：物方：入射线所在一方入射线所在一方物方物方像方：像方：折射线所在一方折射线所在一方像方像方物点物点像点像点物点：物点：入射线与主光轴交点入射线与主光轴交点像点：像点：折射线与主光轴交点折射线与主光轴交点物在物方物在物方：实物：实物物在像方物在像方：虚物：虚物像在像方像在像方：实像：实像像在物方像在物方：虚像：虚像物方物方像
2、方像方实物实物虚像虚像物方物方像方像方虚物虚物实像实像3 3二、成像规律二、成像规律由折射定律：由折射定律：对于近轴折射：对于近轴折射：单球面折射系统成像规律单球面折射系统成像规律11-1 球面折射球面折射4 4说明：说明：单球面折射系统成像规律单球面折射系统成像规律11-1 球面折射球面折射5 5解：解：11-1 球面折射球面折射例：某种液体例：某种液体(n1=1.3)和玻璃和玻璃(n2=1.5)的分界面是球面，在液体中有一物的分界面是球面，在液体中有一物体放在球面轴线上离球面体放在球面轴线上离球面39cm处，并在球面前处，并在球面前30cm处成一虚像处成一虚像求：球面的曲率半径，并指出球心
3、在哪一种介质中求：球面的曲率半径，并指出球心在哪一种介质中6 6解：解：11-1 球面折射球面折射例：圆柱形玻璃棒例：圆柱形玻璃棒(n=1.5)一端是半径一端是半径2cm的凸面，在棒的轴线上距棒的凸面，在棒的轴线上距棒8cm处有一物点处有一物点求：（求：（1）棒在空气中时，物点成像的位置）棒在空气中时，物点成像的位置 （2）棒在水）棒在水(1.33)中时，物点成像的位置中时，物点成像的位置(1)(2)7 7解：解：11-1 球面折射球面折射例：例：6m深的水池深的水池(n=1.33)底部有一石块，人在水池上方垂直向下观察，底部有一石块，人在水池上方垂直向下观察，石块被看到的深度是多少？石块被看
4、到的深度是多少？11-1 球面折射球面折射二、共轴球面系统二、共轴球面系统9 9解：解：11-1 球面折射球面折射例：有一玻璃棒例：有一玻璃棒(n=1.5)放于空气中，两端面均为半径放于空气中，两端面均为半径10cm的凸球面，的凸球面，球面顶点之间的距离是球面顶点之间的距离是40cm，点光源在左端面前，点光源在左端面前L处处求：（求：（1）L=30cm时，最后成像的位置时，最后成像的位置 （2）L=10cm时，最后成像的位置时，最后成像的位置 （3）L=120cm时，最后成像的位置时，最后成像的位置(1)(2)(3)11-2 透镜成像透镜成像1010一、单薄透镜成像一、单薄透镜成像凸透镜：凸透
5、镜：双凸、平凸、弯月双凸、平凸、弯月凹透镜：凹透镜：双凹、平凹、弯月双凹、平凹、弯月11-2 透镜成像透镜成像1111一、单薄透镜成像一、单薄透镜成像11-2 透镜成像透镜成像1212一、单薄透镜成像一、单薄透镜成像说明：说明：(1)(2)(3)若若第一焦距第一焦距第一焦点第一焦点相应的物点相应的物点若若第二焦距第二焦距第二焦点第二焦点相应的像点相应的像点11-2 透镜成像透镜成像1313一、单薄透镜成像一、单薄透镜成像说明：说明：(3)若若第一焦距第一焦距第一焦点第一焦点相应的物点相应的物点若若第二焦距第二焦距第二焦点第二焦点相应的像点相应的像点薄透镜成像公式薄透镜成像公式11-2 透镜成像
6、透镜成像1414一、单薄透镜成像一、单薄透镜成像说明：说明：薄透镜成像公式薄透镜成像公式焦度焦度单位：屈光度单位：屈光度（D）1515解：解：(1)11-2 透镜成像透镜成像例：折射率例：折射率1.48的发散弯月形透镜，其两个弯曲球面的曲率半径是的发散弯月形透镜，其两个弯曲球面的曲率半径是2.5cm和和4.0cm，如果把物体放在透镜前，如果把物体放在透镜前15cm处。处。求：求：(1)透镜的焦度；透镜的焦度；(2)成像的位置成像的位置(2)1616解：解：11-2 透镜成像透镜成像例：玻璃例：玻璃(n=1.5)等凸透镜在空气中焦距是等凸透镜在空气中焦距是30cm，如一侧，如一侧密封在水箱里密封
7、在水箱里(n=4/3)求：水箱外求：水箱外90cm处小物体的成像位置处小物体的成像位置方法一：方法一：1717解：解：11-2 透镜成像透镜成像例：玻璃例：玻璃(n=1.5)等凸透镜在空气中焦距是等凸透镜在空气中焦距是30cm，如一侧，如一侧密封在水箱里密封在水箱里(n=4/3)求：水箱外求：水箱外90cm处小物体的成像位置处小物体的成像位置方法二：方法二：11-2 透镜成像透镜成像1818单薄透镜的作图求像单薄透镜的作图求像11-2 透镜成像透镜成像1919单薄透镜的作图求像单薄透镜的作图求像11-2 透镜成像透镜成像2020二、薄透镜的组合二、薄透镜的组合例：两个薄透镜在空气中的焦度分别是
8、例：两个薄透镜在空气中的焦度分别是1、2求：求两透镜紧密结合时系统的焦距和焦度求：求两透镜紧密结合时系统的焦距和焦度解：解：等效焦距等效焦距11-2 透镜成像透镜成像2121二、薄透镜的组合二、薄透镜的组合例：一会聚弯月形透镜例：一会聚弯月形透镜(n=1.5)其表面的曲率半径分别是其表面的曲率半径分别是5cm和和10cm，凹面向上装满水，凹面向上装满水(n=1.33)求：组合透镜的焦距求：组合透镜的焦距解：解：11-2 透镜成像透镜成像2222二、薄透镜的组合二、薄透镜的组合例：两个相同的会聚弯月形透镜例：两个相同的会聚弯月形透镜(n=1.5)其表面的曲率半径都是其表面的曲率半径都是10cm和
9、和30cm，相距，相距100cm，物体在第一个透镜左方，物体在第一个透镜左方40cm处处求：像的位置求：像的位置解：解：11-2 透镜成像透镜成像2323三、共轴球面系统三、共轴球面系统焦点焦点主点主点节点节点如果系统前后介质相同：主点与节点重合如果系统前后介质相同：主点与节点重合11-2 透镜成像透镜成像2424共轴球面系统的作图求像共轴球面系统的作图求像系统前后介质相同：系统前后介质相同：系统前后介质不同：系统前后介质不同：11-2 透镜成像透镜成像2525四、透镜的像差四、透镜的像差1、球面像差：、球面像差：光阑光阑2、色像差：、色像差：11-3 眼的光学系统眼的光学系统2626物物角角
10、膜膜水水状状液液 瞳孔瞳孔( (虹膜虹膜) )水水晶晶体体视视网网膜膜(1.406)(1.406)(1.336)(1.336)(1.376)(1.376)(1.336)(1.336)11-3 眼的光学系统眼的光学系统2727简约眼简约眼 古氏平均眼古氏平均眼 11-3 眼的光学系统眼的光学系统2828视角视角最小视角最小视角视力视力:0.671.55.211.05.020.54.7100.14.0近点近点:眼睛通过调节能看清的最近点眼睛通过调节能看清的最近点远点远点:眼睛不调节就能看到的最远点眼睛不调节就能看到的最远点明视距离明视距离:连续工作不致引起眼睛过度疲连续工作不致引起眼睛过度疲劳的最
11、佳距离劳的最佳距离(25cm)11-4 非正视眼及其矫正非正视眼及其矫正2929正视眼正视眼一、近视眼一、近视眼近视眼近视眼近点近点远点远点近点近点远点远点近视眼的远点近视眼的远点11-4 非正视眼及其矫正非正视眼及其矫正3030例：近视眼远点在例：近视眼远点在0.4m处，需配多少度什么类型的眼镜？处，需配多少度什么类型的眼镜？解：解：近视眼的远点近视眼的远点11-4 非正视眼及其矫正非正视眼及其矫正3131正视眼正视眼二、远视眼二、远视眼远视眼远视眼近点近点远点远点近点近点远点远点远视眼的近点远视眼的近点11-4 非正视眼及其矫正非正视眼及其矫正3232例：远视眼近点在例：远视眼近点在1.2
12、m处，要看清眼前处，要看清眼前12cm处的物体，需配多少度什处的物体，需配多少度什么类型的眼镜？么类型的眼镜？解：解：远视眼的近点远视眼的近点11-4 非正视眼及其矫正非正视眼及其矫正3333正视眼正视眼三、老花眼三、老花眼老花眼老花眼近点近点远点远点近点近点远点远点既近视又老花既近视又老花近点近点远点远点11-4 非正视眼及其矫正非正视眼及其矫正3434例：某人选配焦度为例：某人选配焦度为+200度的眼镜看度的眼镜看10cm的近物，而看远物时又改用的近物，而看远物时又改用焦度为焦度为-50度的眼镜，此人的近点和远点各在何处？度的眼镜，此人的近点和远点各在何处？解：解：既近视又老花既近视又老花
13、近点近点远点远点11-4 非正视眼及其矫正非正视眼及其矫正3535近点近点远点远点近点近点远点远点近视眼近视眼近点近点远点远点正视眼正视眼远视眼远视眼老花眼老花眼近点近点远点远点近视近视+老花老花近点近点远点远点11-4 非正视眼及其矫正非正视眼及其矫正3636四、散光眼四、散光眼子午面子午面子午线子午线11-5 医用光学仪器医用光学仪器3737一、放大镜一、放大镜视角放大率视角放大率11-5 医用光学仪器医用光学仪器3838二、光学显微镜二、光学显微镜1、成像原理、成像原理放大率：放大率：物镜放大率物镜放大率目镜放大率目镜放大率11-5 医用光学仪器医用光学仪器3939二、光学显微镜二、光学
14、显微镜1、成像原理、成像原理放大率：放大率：物镜放大率物镜放大率目镜放大率目镜放大率11-5 医用光学仪器医用光学仪器4040二、光学显微镜二、光学显微镜2、分辨本领、分辨本领物镜的最小分辨距离物镜的最小分辨距离物镜的数值孔径物镜的数值孔径11-5 医用光学仪器医用光学仪器4141例：显微镜数值孔径是例：显微镜数值孔径是1.40，波长，波长550nm的光入射，设在明视距离上的光入射，设在明视距离上肉眼可分辨的两点之间最小距离是肉眼可分辨的两点之间最小距离是0.1mm求求:(1)物镜最小分辨距离；物镜最小分辨距离；(2)显微镜放大率显微镜放大率解解:(1)(2)11-5 医用光学仪器医用光学仪器4242三、检眼镜三、检眼镜光源光源反光镜反光镜医生医生患者患者11-5 医用光学仪器医用光学仪器4343四、光导纤维内窥镜四、光导纤维内窥镜最大投射角最大投射角
