眼睛及其局限性课件

人类认识自然，眼睛是最重要的感觉器官。视觉成因也是最早的光学问题。古希腊人认为，视觉是由于眼睛发光，并触及物体造成的。视线目光人眼的优异功能高灵敏性精密的分辨能力高适应性 大多数哺乳动物是色盲，但人眼却能感觉、分辨极为丰富的色彩。这对生活在森林中以果实为主食的人类祖先至关重要。他们远远地就能把成熟的果实、与不可食用的不成熟果实和叶子，轻易分辨出来。人眼最敏感的黄绿光(555nm)萤火虫老祖宗最喜欢的颜色？Alhazenwasoneofthemosteminentphysicists,whosecontributionstoopticsandthescientificmethodsareoutstanding.Hewasbornin965A.D.inBasrah,andwaseducatedinBasrahandBaghdad.如同早他1250年的阿基米德和晚他675年的牛顿，哈森也是一位伟大的科学家。他不但具有各种娴熟的实验技能，而且能从复杂的实验事实中建构出通用的理论。哈森向人们解释木棍在水中的弯折现象。他从小他就立志寻找真理，并将其归功于“神的启示”。不幸的是，正因他知识渊博，思想独立，再加上性格夸大，所以“神的启示”并未带来“好运”。埃及CaliphAl-Hakim听说哈森曾向人说起他自己知道控制尼罗河泛滥的一种简单方法，就“邀请”这位学者来埃及“治水”。这显然是个海森无法拒绝的邀请。Thereafter,hewenttoEgypt,wherehewasaskedtofindwaysofcontrollingthefloodoftheNile.当Caliph举行盛大的仪式欢迎他时，他感到紧张了 哈森率领一支勘探队，沿尼罗河而上，来到Aswan瀑布附近，他很快意识到自己的做法根本不灵。Beingunsuccessfulinthis,hefeignedmadnessuntilthedeathofCaliphal-Hakim.HealsotraveledtoSpainand,duringthisperiod,hehadampletimeforhisscientificpursuits,whichincludedoptics,mathematics,physics,medicineanddevelopmentofscientificmethodsoneachofwhichhehasleftseveraloutstandingbooks.视网膜、角膜、玻璃体及前房液等这些有关眼睛的术语都是哈森首先提出的。Alhazen(965-1039)哈森著作中的人眼示意图玻璃体视神经视网膜巩膜睫状体角膜晶状体水样液 哈森还否定了希腊人关于眼睛发出射线的说法，认为看到物体是因为物体反射出来的光。伊斯兰世界的英雄Johannes Kepler(1571-1630)德国天文学家，发现行星沿椭圆轨道运动，提出行星运动三定律。开普勒还解释了视觉的形成是由于光线经过眼球中的晶状体在视网膜上成像，并正确地描述了远视和近视的成因。人眼的变焦能力超过任何高级相机。角膜、水样液、晶状体和玻璃体共同作用相当于一个凸透镜。人要看清外界物体，必须使物体成像在视网膜上。问题：物体在视网膜上的像是倒立的吗？物体在视网膜上的像是倒立的！为什么我们看到的像又是正立的呢?曲率半径大，能看清远的物体。水晶体的曲率半径不会无限变大或变小，所以我们不能看清无限远或无限近的物体。l远点：能在视网膜上成清晰象的物点到眼的最大距离l近点：能在视网膜上成清晰象的物点到眼的最小距离l1015岁 近点78cm，远点几乎无限远。7-8cm明视距离(25cm)l1550岁 近点约25cm，远点随年龄的增长不断变近。12m几米l50岁：近点12m，远点约几米，调节范围很小。公元1100年，阿拉伯人阿尔-哈森发明了第一个凸透镜。Abu Ali Hasan Ibn al-Haitham or Alhazen(965-1039)1267年，英国学者培根(Roger Bacon,1214-1292)在他的Opus Maius一书中继哈桑之后再次谈到借助于玻璃球或水晶球可将书中小字若其他微小物体放大，并进一步阐明了放大作用及是由于光线折射而形成的。培根也预言了透镜可能应用于对视力的矫正。眼镜的发明正是培根在他书中预言透镜对视力的矫正作用后的20年间。在那以前，人类对透镜的光学成像的研究也只局限在小部分学者范围，并没有任何实际应用方面的努力。当然随着光学知识的日渐丰富及著述的发表，想到在眼睛前面加一片透镜以矫正视力也就是迟早的事了。简简单单的一对镜片却使人们的生活变得更轻松和多姿多彩。眼镜给我们的启发就是人类可通过智慧的发晚，克服生理上的一些缺陷。正因为此，普普通通的眼镜在21世纪初被一些学者评为人类两千年来十一项“超级”发明之首，比排第二、第三及第十一位的原子弹、印刷术和电脑更为重要。l近视眼：远点变近l远视眼：近点变远l近视眼成像 晶状体的曲率半径过小，物像落在视网膜的前方。物距不变焦距调长像点变远l远视眼成像 晶状体曲率半径过大，物像落在视网膜的后方。物距不变焦距调短像点变近17世纪使用的眼镜 把物体移近眼睛，增大其对人眼的张角，在视网膜上成一个较大的象。眼睛如何看微小物体？当张角小于人眼的最小分辨角时，物体就变成一个“点”，人眼就无法分辨物体的大小。张角 但眼睛不能看太近的物体，为什么？人眼察觉物体的极限尺寸0.05mm 50微米是多小呢？它大概相当于人的头发丝直径的二分之一。在我们常说的“明察秋毫”一司中的秋毫，泛指动物的纤毫，比人的头发丝细得多。从这个意义上讲，谁又能在真正意义上做到“明察秋毫”而不借助任何工具呢？人眼的最佳分辨本领0.1mm杨利伟作品杨利伟作品从太空能看到长城吗？人眼的局限性 看太远或太近的物体有困难；无法精确测量物体的大小、远近，难以再现所看到的景象；看不见紫外、红外及X光等；难以分辨反差10%的图像。需要指出的是，眼镜虽可矫正视力，但并不能使人看到超乎人眼分辨能力的小物体，没过过谁戴上眼镜就能看到细菌的。所以尽管眼镜的使用是人类利用光学知识制造工具辅助视力的第一步，但真正将人类的视野伸展到无限风光的微观世界的，却是眼镜之后的显微镜的发明。仰泳蝽虎甲虫肉蝇硫磺蝶纹白蝶食蚜蝇胡蜂鹬虻