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当用上述光学原理分析眼的折光特性时,首先遇到的一个困难是,眼球并非一个薄透镜或单球面折光体,而是由一系列由率半径和折光指 数都不相同的折光体所组成的折光系统。显然,人眼折光系统的后主焦距不能简单地由式()算出,不过它的最主要的折射发生在角膜,而 按几何学原理进行较复杂的计算,还是可以追踪出光线经眼内多个折光面行进的途径,并得出由这些组合的透镜组所决定的后主焦点的所在位 置. 计篇结果表明,正常成人眼处于安静而不进行调节的状态时,它的折光系统的后主焦点的位置,正好是其视风膜所在的位置。这一解制关 系对于理解正常眼的折光成像能力十分重要。它说明,凡是位于跟前方6m以外直至无限远处的物体,根据式(2)或由于由它们发出或反射出 的光线在到达眼的折光系统时已近于平行,因而都可以在视网膜上形成基本清断的像,这正如放置于照相机主焦点处的底片,可以拍出清晰的 远景一样。当然,人眼不是无条件的看清任何远处的特体,例如,人眼可以看清楚月亮(或其他更远的星体)和它表面较大的阴影,但不能看 清楚月球表面更小的物体或特征。造成后一限制的原因是,如果来自某物体的光线过弱,或它们在空间处女内传播时被散射或吸收,那么它们 到达视网膜时已减弱到不足以兴奋感光细跑的程度,这样就不可能被感知:另外,如果物体过小或它们离跟的距离过大,则它们在视网膜上形 成的大小,将会小到视网膜分辨能力的限度以下,因而也不能感知。 三)眼的调节 如果安静状态的眼的折光能力正好把6m以外的物体成像在视网膜上,那么来自较6m为近的物体的光线将是不同程度呈辐射状的,它们在 折射后的成像位置将在主焦点,亦即视网澳的位置之后:由于光线到达视网膜时尚未聚焦,因而物像是模糊的,由此也只能引起一个模糊的视 觉形象,但正常跟在看近特时也十分清楚,这是由于眼在看近物时已进行了调节(accommodation),使进入眼内的光线经历较强的折射,结 果也能成像在视网膜上,人眼的调节亦即折光能力的改变,主要是靠品状体形状的改变:这是一个神经反射性活动,其过程如下:当模脚的视 觉形象出现在视区皮层时,由此引起的下行冲动经维体束中的皮层,中脑束到达中脑的正中核,再到达发出动眼神经中副交感节前纤维的有关核 团,最后再经速状神经节到达跟内速状肌,使其中环行肌收缩,引起连接于水品体囊的悬韧带放松:这样就促使水品体由于其自身的弹性而向 前方和后方凸出(以前突较为明显),使跟的总的折光能力较安静时增大,使较辐射的光线提前聚焦,也能成像在视网要上。因93表示调节前 后品状体形状的改变,很明显,物体距眼球愈近,到达眼的光线辐散程度愈大,因而也需要品状体作更大程度的变凸。调节反射进行时,除品 状体的变化外,同时还出现唑孔的缩小和两眼视轴向鼻中线的会聚,前者的意义在于减少进入眼内光线的量(物体移近时将有较强光线到达眼 球)和减少折光系统的球面像差和色像差两眼会聚的意义在于看近物时物像仍可落在两眼视 的相称位置 图93眼调节前后睫状体位置和品状体形状的改变 实线为安静时的情况,虚线为看近物经过调节后的待况,注意品状体的前凸比后凸明显 人眼看近物的能力,亦即品状体的调节能力是有一定限度的,这决定于水品体变凸的最大限度。随着年龄的增加,水品体自身的弹性将下 降,因而调节能力也随年龄的增加而降低。眼的最大调节能力可用它所能看光天化日物体的最近距离来表示,这个距离或限度称为近点。近点 愈近,说明品状体的弹性愈好,亦即它的悬韧带放松时可以作较大程度的变凸,因而使距离更近的物体也能成像在视网膜上,例如,8岁左右 的儿童的近点平均约8.6cm,20岁左右的成为约为10.4cm,而60岁时可增大到83.3cm。 (四)简化眼和根敏度 眼内有多个折光体要用一几同光学的原理画出光线在明内的行洪涂径和成像情况时,显得十分复杂。因此,有人根眼的实际 学特性,设计一些和正常跟在折光效果上相同、但更为简单的等效光学系统或模型,称为简化眼。简化跟只是 种假相的人工型它的 学参数和其它特性与正常跟等值,故可用来分析跟的成像情况和进行其他计算。常用的一种简化模型,设想跟球由一个前后径为mm的单 球面折光体构成,折光指数为1.333:外界光线只在由空气进入球形界面时折射一次,此球面的曲率半径为5mm,亦即节点在球形界面后方5m 的位置,后主焦点正相当于此折光体的后极。显然,这相楼型和正常安静的人最一样,正好能使平行光线聚焦在视网膜上(图94), 05 图94简化跟及其成像情况 n为节点,AnB和anb是两个相似三角形:如果物距为已知,就可由物体大小算出物像 大小,也可算出两三角形对项角(即视角)的大小 利用简化眼可以方便地计算出不远近的物体在视网膜上成像的大小,如图9.4所示,AnB和ad是具有对顶角的两个相似的三角形,因而 有: 其中nb周定不变,相当于15mm 那么相物体的大小和它距限的距京 就可筒出物的 小。此外,利用简化可以筒出正常人正 看清白 物体的视网大小的府」 检宣证明,正常人跟即使在光照良好的情况下,如果视网膜小于5 般就不能引起清晰的视觉。这说当用上述光学原理分析眼的折光特性时,首先遇到的一个困难是,眼球并非一个薄透镜或单球面折光体,而是由一系列由率半径和折光指 数都不相同的折光体所组成的折光系统。显然,人眼折光系统的后主焦距不能简单地由式(1)算出,不过它的最主要的折射发生在角膜,而 按几何学原理进行较复杂的计算,还是可以追踪出光线经眼内多个折光面行进的途径,并得出由这些组合的透镜组所决定的后主焦点的所在位 置。 计算结果表明,正常成人眼处于安静而不进行调节的状态时,它的折光系统的后主焦点的位置,正好是其视风膜所在的位置。这一解剖关 系对于理解正常眼的折光成像能力十分重要。它说明,凡是位于眼前方6m以外直至无限远处的物体,根据式(2)或由于由它们发出或反射出 的光线在到达眼的折光系统时已近于平行,因而都可以在视网膜上形成基本清晰的像,这正如放置于照相机主焦点处的底片,可以拍出清晰的 远景一样。当然,人眼不是无条件的看清任何远处的特体,例如,人眼可以看清楚月亮(或其他更远的星体)和它表面较大的阴影,但不能看 清楚月球表面更小的物体或特征。造成后一限制的原因是,如果来自某物体的光线过弱,或它们在空间处女内传播时被散射或吸收,那么它们 到达视网膜时已减弱到不足以兴奋感光细胞的程度,这样就不可能被感知;另外,如果物体过小或它们离眼的距离过大,则它们在视网膜上形 成的大小,将会小到视网膜分辨能力的限度以下,因而也不能感知。 (三)眼的调节 如果安静状态的眼的折光能力正好把6m以外的物体成像在视网膜上,那么来自较6m为近的物体的光线将是不同程度呈辐射状的,它们在 折射后的成像位置将在主焦点,亦即视网膜的位置之后;由于光线到达视网膜时尚未聚焦,因而物像是模糊的,由此也只能引起一个模糊的视 觉形象。但正常眼在看近特时也十分清楚,这是由于眼在看近物时已进行了调节(accommodation),使进入眼内的光线经历较强的折射,结 果也能成像在视网膜上。人眼的调节亦即折光能力的改变,主要是靠晶状体形状的改变;这是一个神经反射性活动,其过程如下:当模糊的视 觉形象出现在视区皮层时,由此引起的下行冲动经锥体束中的皮层-中脑束到达中脑的正中核,再到达发出动眼神经中副交感节前纤维的有关核 团,最后再经睫状神经节到达眼内睫状肌,使其中环行肌收缩,引起连接于水晶体囊的悬韧带放松;这样就促使水晶体由于其自身的弹性而向 前方和后方凸出(以前突较为明显),使眼的总的折光能力较安静时增大,使较辐射的光线提前聚焦,也能成像在视网膜上。因9-3表示调节前 后晶状体形状的改变。很明显,物体距眼球愈近,到达眼的光线辐散程度愈大,因而也需要晶状体作更大程度的变凸。调节反射进行时,除晶 状体的变化外,同时还出现瞳孔的缩小和两眼视轴向鼻中线的会聚,前者的意义在于减少进入眼内光线的量(物体移近时将有较强光线到达眼 球)和减少折光系统的球面像差和色像差;两眼会聚的意义在于看近物时物像仍可落在两眼视网膜的相称位置。 图9-3 眼调节前后睫状体位置和晶状体形状的改变 实线为安静时的情况,虚线为看近物经过调节后的情况,注意晶状体的前凸比后凸明显 人眼看近物的能力,亦即晶状体的调节能力是有一定限度的,这决定于水晶体变凸的最大限度。随着年龄的增加,水晶体自身的弹性将下 降,因而调节能力也随年龄的增加而降低。眼的最大调节能力可用它所能看光天化日物体的最近距离来表示,这个距离或限度称为近点。近点 愈近,说明晶状体的弹性愈好,亦即它的悬韧带放松时可以作较大程度的变凸,因而使距离更近的物体也能成像在视网膜上。例如,8岁左右 的儿童的近点平均约8.6cm,20岁左右的成为约为10.4cm,而60岁时可增大到83.3cm。 (四)简化眼和视敏度 由于眼内有多个折光体,要用一般几何光学的原理画出光线在眼内的行进途径和成像情况时,显得十分复杂。因此,有人根据眼的实际光 学特性,设计一些和正常眼在折光效果上相同、但更为简单的等效光学系统或模型,称为简化眼。简化眼只是一种假想的人工模型,但它的光 学参数和其它特性与正常眼等值,故可用来分析眼的成像情况和进行其他计算。常用的一种简化眼模型,设想眼球由一个前后径为20mm的单 球面折光体构成,折光指数为1.333;外界光线只在由空气进入球形界面时折射一次,此球面的曲率半径为5mm,亦即节点在球形界面后方5mm 的位置,后主焦点正相当于此折光体的后极。显然,这相模型和正常安静的人眼一样,正好能使平行光线聚焦在视网膜上(图9-4)。 图9-4 简化眼及其成像情况 n为节点,AnB和anb是两个相似三角形;如果物距为已知,就可由物体大小算出物像 大小,也可算出两三角形对顶角(即视角)的大小 利用简化眼可以方便地计算出不远近的物体在视网膜上成像的大小。如图9-4所示,AnB和and是具有对顶角的两个相似的三角形,因而 有: 其中nb固定不变,相当于15mm,那么根据物体的大小和它距眼的距离,就可算出物像的大小。此外,利用简化眼可以算出正常人眼所能 看清的物体的视网膜像大小的限度。检查证明,正常人眼即使在光照良好的情况下,如果视网膜小于5μm,一般就不能引起清晰的视觉。这说
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