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眼睛眼睛二二.眼睛的调节眼睛的调节眼睛有两种调节功能眼睛有两种调节功能视度调节视度调节瞳孔调节瞳孔调节1. 视度调节视度调节视度视度表示眼睛对晶状体调节的程度。表示眼睛对晶状体调节的程度。lSD1调节调节眼睛本能地改变焦距以看清不同远近物体的过程。眼睛本能地改变焦距以看清不同远近物体的过程。远点远点近点近点当肌肉完全放松时，眼睛所能看清楚的最远的点。当肌肉完全放松时，眼睛所能看清楚的最远的点。当肌肉在最紧张时，眼睛所能看清的最近的点。当肌肉在最紧张时，眼睛所能看清的最近的点。眼睛的调节范围眼睛的调节范围近远llA11HHlA(1) 都是以米为单位的都是以米为单位的 。说明：说明：(2) 对正常眼睛远点都是无穷远。对正常眼睛远点都是无穷远。(3) 近点会随年龄而变化的。近点会随年龄而变化的。 年龄年龄 最大调节范围最大调节范围/视度视度 最近距离最近距离/mm 10 14 70 15 12 83 20 10 100 25 7.8 130 30 7.0 140 35 5.5 180 40 4.5 220 45 3.5 290 50 2.5 400可见可见45岁以后，近点已经在明视距离岁以后，近点已经在明视距离250毫米以外了，因此毫米以外了，因此45岁以后的眼睛称为老年性远视眼岁以后的眼睛称为老年性远视眼(老花眼老花眼)。2. 适应调节适应调节适应适应眼睛在周围照明条件发生变化时，所产生的变态过程。眼睛在周围照明条件发生变化时，所产生的变态过程。暗适应暗适应光适应光适应由光亮处到黑暗处的时候。由光亮处到黑暗处的时候。由黑暗处到光亮处的时候由黑暗处到光亮处的时候时间越长，眼睛对暗适应的灵敏度越高，大约在时间越长，眼睛对暗适应的灵敏度越高，大约在6060分钟以后，分钟以后，灵敏度达到一个极限灵敏度达到一个极限-绝对暗阈值。绝对暗阈值。绝对暗阈值的照度相当于：绝对暗阈值的照度相当于：一只蜡烛在一只蜡烛在3030公里以外处所产生的照公里以外处所产生的照度。度。大约需要几分钟即可。眼睛对光适应时，灵敏度大大降低，但由大约需要几分钟即可。眼睛对光适应时，灵敏度大大降低，但由于照度足够不会影响工作。于照度足够不会影响工作。视场亮度视场亮度瞳孔直径瞳孔直径)2(米坎德拉)(毫米5103102101 . 0110210310410217. 880. 744. 772. 666. 532. 404. 332. 224. 2三三.眼睛的缺陷和矫正眼睛的缺陷和矫正F1. 近视眼近视眼其远点在眼睛的前方有限距离处。其远点在眼睛的前方有限距离处。( r 0 )r3. 眼镜的度数眼镜的度数非正常眼睛的非正常眼睛的远点远点距离的倒数表示近视或远视的程度。距离的倒数表示近视或远视的程度。远折光度）l1(度折光度1001例例远点距离为远点距离为-0.5米，米，则其近视的程度：则其近视的程度：-2折光度，折光度，200度的眼镜。度的眼镜。三三.眼睛的分辨率眼睛的分辨率眼睛能分辨开两个很靠近物体的能力。眼睛能分辨开两个很靠近物体的能力。1. 分辨率分辨率极限分辨率极限分辨率刚刚能分辨开两点对眼睛的张角。刚刚能分辨开两点对眼睛的张角。D22. 1min当当mm00055. 0nm550)(14020626500055. 022. 1秒DD眼睛瞳孔眼睛瞳孔白天白天mm2D07 mm006. 0L在视网膜上对应的大小约为：在视网膜上对应的大小约为：一般在良好的照明条件下：一般在良好的照明条件下：06 2. 瞄准精度瞄准精度(对准精度对准精度)(2) 它与分辨率是两个概念。它与分辨率是两个概念。(1) 指已经有目标存在了，将一个物放在一个固定的位置。指已经有目标存在了，将一个物放在一个固定的位置。 说明：说明：(3) 经验证明：人眼睛的最高瞄准精度约为分辨率的经验证明：人眼睛的最高瞄准精度约为分辨率的 10161(4) 人眼睛的瞄准精度与所选取的被瞄准图案有关。人眼睛的瞄准精度与所选取的被瞄准图案有关。 视神经细胞的大小：视神经细胞的大小：mm003. 0足可以分辨足可以分辨两个图案的重合。两个图案的重合。瞄准：瞄准：对准过程中，两者偏离的角距离或线距离。对准过程中，两者偏离的角距离或线距离。瞄准精度：瞄准精度： 瞄准方式瞄准方式 示意图示意图人眼瞄准精度人眼瞄准精度 二实线叠合二实线叠合 二实线的二实线的 端部对准端部对准 双线对称双线对称 夹单线夹单线 叉线对准单线叉线对准单线06 0601 015 01 三三.空间深度感觉和双眼立体视觉空间深度感觉和双眼立体视觉空间深度感觉空间深度感觉对物体产生远近感觉以及分辨不同物体在空间的对物体产生远近感觉以及分辨不同物体在空间的相对相对位置。位置。对物体对物体远近远近的估计。的估计。(1) 单眼睛对物体的单眼睛对物体的 远近估计主要依远近估计主要依 靠物体对眼睛的靠物体对眼睛的 张角来区分的。张角来区分的。(2) 距离距离5米米.说明：说明：(3) 双眼睛观察时，眼睛视轴对准物体双眼睛观察时，眼睛视轴对准物体 AA 距离距离16米米.视差角视差角mm62b(4) 双眼睛观察两个物体时，双眼睛观察两个物体时， AABBBA1a2a1b2b1b2b位于黄斑的同侧位于黄斑的同侧AA1a2aB1b2bBBA1b2b位于黄斑的不同侧位于黄斑的不同侧AA1a2aB1b2bB2211baba1b2b位于黄斑的同侧位于黄斑的同侧双眼立体视觉双眼立体视觉对物体位置的空间对物体位置的空间分布分布以及对物体的以及对物体的体积体积感觉。感觉。总之：不同远近的物体在黄斑上成的像不对称的，就有远近总之：不同远近的物体在黄斑上成的像不对称的，就有远近感觉了。感觉了。(5) 双眼睛观察两个物体时，双眼睛观察两个物体时， 视觉上的远近取决于视差角之差。视觉上的远近取决于视差角之差。体视锐度：体视锐度：人眼有可能感觉到的人眼有可能感觉到的 的极限值的极限值min)35(01min (2) 无限远物点对应的视差角无限远物点对应的视差角说明：说明：(1)0(3) 当一个物点对应的视差角等于当一个物点对应的视差角等于 时，则人眼时，则人眼 刚刚可以分辨出它和无限远物点之间的距离差别刚刚可以分辨出它和无限远物点之间的距离差别min这也是人眼可能分辨远近的最大距离。这也是人眼可能分辨远近的最大距离。minmaxblm120002060001062. 0 即即立体视觉半径立体视觉半径以外人眼就部能分辨出他们的远近了。看起以外人眼就部能分辨出他们的远近了。看起来就似在一个深度上。来就似在一个深度上。(4) 立体视觉误差立体视觉误差lb微分微分llb2min062. 001 b代入代入)m(10824ll例例：m100l)m(8lmaxl立体视觉半径立体视觉半径注意：位于不同远近的物体，立体视觉误差不同的。注意：位于不同远近的物体，立体视觉误差不同的。定位点距定位点距离（米）离（米）立体视觉误立体视觉误差（米）差（米）定位点距定位点距离（米）离（米）立体视觉误立体视觉误差（米）差（米）定位点距定位点距离（米）离（米）立体视觉误立体视觉误差（米）差（米） 1350 169 24 4.5 0.015 675 675 150 19 2.7 0.0054 450 225 135 15 1.35 0.0013 338 112 45 1.55 1.00 0.0007 270 68 27 0.55 0.75 0.0004 225 45 17 0.21 0.50 0.0002 193 32 13.5 0.136 0.25 0.00005说明：说明：在明视距离处，人眼的立体视觉误差仅仅在明视距离处，人眼的立体视觉误差仅仅0.05毫米，毫米，此时人眼的深度感觉是很灵敏此时人眼的深度感觉是很灵敏 。放大镜和显微镜的工作原理放大镜和显微镜的工作原理一一.目视仪器的共同要求目视仪器的共同要求1. 视放大率视放大率J眼y眼眼睛直接观察眼睛直接观察眼眼tanyJ仪y仪仪器观察仪器观察仪仪tany仪器的视放大倍率仪器的视放大倍率眼仪yy眼仪tantan眼仪tantan说明：说明：(1) 对目视仪器的第一个要求：对目视仪器的第一个要求：扩大视角。扩大视角。(2) 目标通过仪器应成象在无限远，或者说出射的光要目标通过仪器应成象在无限远，或者说出射的光要 求是求是平行光平行光(满足眼睛完全放松的自然工作状态满足眼睛完全放松的自然工作状态)二二. 放大镜放大镜作用：用于观察近距离微小的物体。作用：用于观察近距离微小的物体。人眼可以分辨的物体大小人眼可以分辨的物体大小y 和物距之间和物距之间l 的关系：的关系：0003. 0)6060180(06 ly说明：说明：(1) 被观察物体愈小，则愈要拉近物体，但人眼的调节被观察物体愈小，则愈要拉近物体，但人眼的调节 是有限的。近点以内的物体就无法看清楚了。因此，是有限的。近点以内的物体就无法看清楚了。因此， 用眼睛直接观察物体时，物体不可能太小。用眼睛直接观察物体时，物体不可能太小。(2) 人眼在完全放松的状态下观察物体是最佳的。人眼在完全放松的状态下观察物体是最佳的。Fyy1. 视放大率视放大率仪fy仪tanf ly眼tan250lf250tantan眼仪说明：说明：(1) 只要透镜的焦距只要透镜的焦距250毫米毫米，就可以起到放大的作用。，就可以起到放大的作用。(2) 透镜的焦距愈小，放大倍率愈大。透镜的焦距愈小，放大倍率愈大。(3) 通常放大镜采用一片透镜即可。但倍率高点的采用通常放大镜采用一片透镜即可。但倍率高点的采用 几片的透镜组。几片的透镜组。(4) 通常放大率通常放大率15.三三. 显微镜显微镜作用：用于观察近距离微小的物体。提高观察的放大倍率。作用：用于观察近距离微小的物体。提高观察的放大倍率。1. 视放大率视放大率物F物F目F目Fy仪250tany眼目仪fytan物物fyy物f 目f yyfy物目仪fytanyff目物仪tan眼仪tantan目物ff250目物ff250目物即即:显微镜的总视放大倍率等于物镜的垂直放大率显微镜的总视放大倍率等于物镜的垂直放大率 与目镜的视放大率的乘积。与目镜的视放大率的乘积。说明：说明：(1) 显微镜也是一个放大镜。它是两次放大。显微镜也是一个放大镜。它是两次放大。目物fffff21目物ff250f250(2) 物镜，目镜的放大率都刻在镜筒上。物镜，目镜的放大率都刻在镜筒上。(3) 物镜，目镜的连接部分也是相同的。物镜，目镜的连接部分也是相同的。望远镜的工作原理望远镜的工作原理作用：用于观察无限远目标的。作用：用于观察无限远目标的。望远镜是一个将望远镜是一个将无限远目标成象在无限远无限远目标成象在无限远的的无焦系统无焦系统。物F目F1. 视放大率视放大率物F目F眼仪物f 目f 眼仪tantantantan物F目F物f 目f tan物物fy目物yytan目目fytantan代入代入目物fftantan目物fftantan说明：说明：(1) 望远镜是可以扩大视角的，只要物镜的焦距大于目镜的望远镜是可以扩大视角的，只要物镜的焦距大于目镜的 焦距。焦距。(2) 是可正可负的。是可正可负的。它与物镜，目镜的焦距符号有关的。它与物镜，目镜的焦距符号有关的。反号，通过望远镜观察到的是倒立的象。反号，通过望远镜观察到的是倒立的象。同号，通过望远镜观察到的是正立的象。同号，通过望远镜观察到的是正立的象。,0,0结论结论一个望远镜系统由物镜，目镜组成。一个望远镜系统由物镜，目镜组成。物镜的象方焦点和目镜的物方焦点重合。物镜的象方焦点和目镜的物方焦点重合。物镜的焦距大于目镜的焦距。物镜的焦距大于目镜的焦距。望远物镜只能是正透镜，所以望远物镜只能是正透镜，所以 的正负仅仅取决于目镜。的正负仅仅取决于目镜。望远镜系统的特点望远镜系统的特点(1)且角放大倍率与共轭面位置无关。且角放大倍率与共轭面位置无关。仅仅与物镜，目镜的焦距有关。仅仅与物镜，目镜的焦距有关。当然望远镜的垂直放大倍率，轴向放大倍率当然望远镜的垂直放大倍率，轴向放大倍率也与共轭面位置无关。也与共轭面位置无关。nn2nn1目物ff物目ff2)(物目ff当当nn 物F目F物f 目f DDyyDD11DD(2) 测量望远镜视放大倍率的方法测量望远镜视放大倍率的方法(3) 采用正光焦度采用正光焦度(会聚透镜会聚透镜)目镜的望远镜目镜的望远镜开卜勒望远镜开卜勒望远镜视放大倍率为负，正立的物体成倒立的象。视放大倍率为负，正立的物体成倒立的象。其在物镜和目镜之间成实象，可以使用分划板。其在物镜和目镜之间成实象，可以使用分划板。经常用于军事。经常用于军事。所以要加转象棱镜。所以要加转象棱镜。(4) 采用负光焦度采用负光焦度(发聚透镜发聚透镜)的目镜望远镜的目镜望远镜伽利略望远镜伽利略望远镜(5) 望远镜的最小视放大率望远镜的最小视放大率(望远镜的极限分辨角望远镜的极限分辨角)06 )(14020626500055. 022. 1秒DD)mm(3 . 2minD入瞳直径入瞳直径(6) 在瞄准仪器中在瞄准仪器中随瞄准方式变化）(06 仪器的瞄准误差仪器的瞄准误差(仪器的精度仪器的精度)可见，望远镜的视放大率越大，它的测量精度越高。可见，望远镜的视放大率越大，它的测量精度越高。(7) 的的 关系关系当目镜一定，当目镜一定，一定一定tantan,因此，视放大率总是和视场一起考虑的。因此，视放大率总是和视场一起考虑的。例例：军用望远镜军用望远镜(8)目物fftantanDD这种关系在军用望远镜设计中显得非常重要。这种关系在军用望远镜设计中显得非常重要。体积，重量问题往往是军用仪器增大视放大率的障碍。体积，重量问题往往是军用仪器增大视放大率的障碍。(9) 选取望远镜的视放大率也要考虑具体的使用条件选取望远镜的视放大率也要考虑具体的使用条件大气抖动可以引起景物抖动大气抖动可以引起景物抖动例例：因此，地面观测瞄准仪器的视放大率不宜太大因此，地面观测瞄准仪器的视放大率不宜太大手持望远镜的视放大率手持望远镜的视放大率否则要使用支架固定。否则要使用支架固定。21 50308与仪器结构的关系与仪器结构的关系双眼观察仪器双眼观察仪器因为双眼的体视效应，使用双眼来观察仪器的。因为双眼的体视效应，使用双眼来观察仪器的。使用双眼仪器不仅可以保持人眼的体视效应，而且还可以使用双眼仪器不仅可以保持人眼的体视效应，而且还可以使其得到提高。使其得到提高。双眼睛观察两个物体时，双眼睛观察两个物体时， 视觉上视觉上的远近取决于视差角之差。的远近取决于视差角之差。BAABAB眼睛直接观察某一物体时眼睛直接观察某一物体时对应的视差角对应的视差角眼用仪器观察某一物体时用仪器观察某一物体时对应的视差角对应的视差角bBA仪一一.双眼仪器的体视放大率双眼仪器的体视放大率表示被观察空间的体视感觉的放大能力。表示被观察空间的体视感觉的放大能力。双眼双眼仪器仪器的体视放大率的体视放大率眼仪AAbllb眼lB仪器基线长仪器基线长仪lBlB仪bB mm62bB16米米同一物体对仪器的二入射瞳孔构成的同一物体对仪器的二入射瞳孔构成的视角差为视角差为二二. 体视测距仪体视测距仪体视测距仪体视测距仪是利用人眼的立体视觉来测量目标距离的仪器。是利用人眼的立体视觉来测量目标距离的仪器。B1O2OBLBL BL BLL2例例1.长距离测量的三角形原理长距离测量的三角形原理 m1000 2 m6 LB m62. 1L m10000 2 m6 LB m162L测量空间两点间的距离有许多的方法，使用于短距离的测量空间两点间的距离有许多的方法，使用于短距离的直接测量；长距离的三角测量。直接测量；长距离的三角测量。通过双目仪器，眼睛能够分出远近通过双目仪器，眼睛能够分出远近的两个空间点之间的最小距离的两个空间点之间的最小距离2.测距仪的原理测距仪的原理体视测距原理类似于三角测量原理，它是利用体视测距仪体视测距原理类似于三角测量原理，它是利用体视测距仪测出物体所在位置上体视角测出物体所在位置上体视角 ，然后用，然后用BL 来计算。来计算。bB目镜目镜分划板分划板物镜物镜端部反射镜端部反射镜体视测距机体视测距机测距仪与眼睛的不同在于：测距仪与眼睛的不同在于：B比眼睛的基线长的多，所以：测距机的体视锐度和所以：测距机的体视锐度和体视半径要大的多。体视半径要大的多。01 BLmax人眼的体视锐度人眼的体视锐度minmaxbl人眼的体视半径人眼的体视半径测距机的体视半径测距机的体视半径52062601 B02060001062. 0 可见：测距机测量距离远且精度高。可见：测距机测量距离远且精度高。)m(10824ll人双眼的视觉误差人双眼的视觉误差双眼测距仪的体视误差当然比人眼小双眼测距仪的体视误差当然比人眼小 倍倍BlBll252410516108例例 m1000 10 m1LB m5llbllb2062. 001 bB16
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