Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Sveshnikova_I_S__Zapryagaeva_L_A__Guzeeva_I_V.pdf
Скачиваний:
1049
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
12.37 Mб
Скачать

Нижний полевой луч (н.п.л.) идет из точки В предмета на ниж­ ний край входного зрачка.

Верхний и нижний полевые лучи проходят через противопо­ ложные края входного зрачка, через края апертурной диафрагмы (в данной схеме входной зрачок и апертурная диафрагма совпада­ ют) и выходят через края выходного зрачка (Вых.зр.) (рис.3.7). Главный луч проходит через центр входного зрачка (т.Р), через центр апертурной диафрагмы и через центр выходного зрачка (т./>)•

Проходя последовательно через каждый элемент системы, по­ левые лучи пересекаются в точках изображения точки В, т. е. в сопряженных точках (т.В/, т.В2'на. рис.3.7).

Световой диаметр каждого компонента (линзы) оптической системы определяется максимальной высотой одного из 4-х вы­ шеназванных лучей. Так на рис. 3.7 Dml = 2|у, н„ л|., Д в2 = 2\уг „„J.

Следует также обратить внимание на то, что каждый из лучей обязательно проходит через сопряженные точки (рис.3.7).

3.2.Типовые оптические системы. Ограничение пучков лучей

3.2.1.Глаз как оптическая система и приемник излучения

Зрение — способность глаза видеть — дает человеку возмож­ ность познавать окружающий нас мир и реализуется с помощью сложной оптической и физиологической системы — глаза. Эта система преобразует энергию оптического излучения в зритель­ ные ощущения.

Глаз человека — своеобразный оптический прибор, представ­ ляющий собой шаровидное тело, покрытое непрозрачной обо­ лочкой — склерой 10, переднюю прозрачную часть которой назы­ вают роговицей 3. За роговицей находится хрусталик 4, разделяю­ щий внутреннюю полость глаза на переднюю камеру 5, заполненную водянистой влагой, и заднюю ка­ меру 1, заполненную стекловид­ ным телом. Хрусталик — двояко­ выпуклая линза из хрящевидного вещества, кривизна поверхностей

которой может меняться под действием окружающих ее мышц 6, что приводит к изменению оптической силы хрусталика (ак­

комодации).

Перед хрусталиком расположена диафрагма — радужная обо­ лочка 2, через отверстие которой, называемое зрачком, свет по­ ступает в глаз. Радужная оболочка переходит в более тонкую со­ судистую оболочку 8, покрывающую внутреннюю поверхность склеры и состоящую из сети кровеносных сосудов. Внутренняя поверхность задней камеры покрыта сетчатой оболочкой (рети­ ной) 11. Сетчатая оболочка (сетчатка) является приемником све­ товой энергии, поступающей в глаз, и имеет весьма сложное строение. Она состоит из десяти слоев. Первый слой образуется из отдельных волокон зрительного нерва, непосредственно со­ прикасающихся со стекловидным телом. Последующие семь слоев состоят из окончаний нервных волокон — нейронов. Све­ товоспринимающими элементами сетчатой оболочки являются окончания волокон зрительного нерва, которые образуют девя­ тый слой. Их разделяют на два вида: колбочки и палочки. Палоч­ ки (около 130 миллионов) имеют длину 63...81 мкм и диаметр около 1,8 мкм, а колбочки (около семи миллионов) — длину по­ рядка 35 мкм и толщину 5...7 мкм. Колбочки и палочки состоят из веществ, сильно поглощающих свет. Поглощение света со­ провождается химической реакцией разложения вещества (зри­ тельного пурпура), составляющей основу зрительного раздраже­ ния, которое передается в мозг по нервным волокнам. Колбоч­ ки и палочки распределены по сетчатой оболочке неравномер­ но. Колбочки находятся главным образом в центральной части

сетчатой оболочки, где есть желтое пятно 12. В центральной ямке желтого пятна площадью около 0,5 мм2 имеются исключи­ тельно колбочки. Это место сетчатой оболочки является местом наибольшей разрешающей способности глаза. Линия 9, прохо­ дящая через центр желтого пятна и заднюю узловую точку гла­ за, называется зрительной осью. Она отклонена от оптической оси 14 глаза на угол 5°. По мере удаления от желтого пятна на­ чинают преобладать палочки, а на краях сетчатой оболочки на­ ходятся только палочки. Зрительный нерв входит в глаз в сторо­ не от желтого пятна. Место входа зрительного нерва представ­ ляет слепое пятно 13, в котором отсутствуют светочувствитель­ ные элементы.

Глазной базис — расстояние между центрами зрачков глаза — у взрослого человека составляет 56...74 мм. Среднее значение глаз-

Рис. 3.8. Упрощенное изображение оптической системы глаза: а глаз как оптическая система; фокусное расстояние глаза при наблюдении:

б —удаленной точки; в — близкорасположенной точки.

ного базиса равно 65 мм. Глазное яблоко посредством мышц мо­ жет вращаться в пределах 45°...50°. При наблюдении близко рас­ положенных предметов глаза поворачиваются так, что их зри­ тельные оси составляют некоторый угол — угол конвергенции, имеющий наибольшее значение, равное 32°. Глаз — прибор весь­ ма чувствительный. Он реагирует на очень большой перепад яр­ костей: от 10-7 до 105 кд/м2. Такая способность органа зрения приспосабливаться к различной интенсивности светового воздей­ ствия, которая выражается в изменении световой чувствительно­ сти, называется зрительной адаптацией. Глаз различает до 25 ты­ сяч оттенков в солнечном свете и может воспринимать вспышку света, которая длится менее миллисекунды.

При наблюдении двумя глазами два изображения одного и то­ го же объекта соединяются в единый зрительный образ, благода­ ря чему образуется представление о глубине пространства, т.е становится возможным трехмерное восприятие пространства, на­ зываемое стереоскопическим зрением.

Глаз человека часто действует с оптическими инструментами: зрительными трубами, биноклями, телескопами, лупами, микро­ скопами и т. п., поэтому при рассмотрении работы оптического прибора необходимо учитывать оптические и физиологические свойства глаза.

Если глаз рассматривать как оптическую систему, то ее можно схематически представить как комбинацию двух линз (рис.3.8, а): роговицы 1 и хрусталика 3. За роговицей 1 расположена передняя камера глаза, заполненная водянистой влагой с п2 = 1,336.

Заднюю стенку камеры образует радужная оболочка с отвер­ стием 2 посередине — зрачком. Диаметр зрачка меняется от 2 до 8 мм в зависимости от светового потока, поступающего в глаз.

Световая адаптация осуществляется за счет изменения диаметра зрачка глаза. В сумерках он достигает 6...8 мм, а при ярком осве­ щении — 1,5...2 мм.

Внутренняя плоскость глаза за хрусталиком заполнена студе­ нистым прозрачным веществом, называемым стекловидным те­ лом с « 4 = 1,336. Если глаз рассматривать как оптическую систе­ му, то резкое изображение предметов, наблюдаемых глазом, стро­ ится на сетчатке 4 (рис. 3.8, а).

Оптические постоянные глаза для разных лиц колеблются в широких пределах, поэтому были установлены средние значения для всех постоянных глаза. Округленные значения некоторых па­ раметров глаза приведены на рис. 3.8, б, в. Глаз с указанными па­ раметрами называется схематическим.

Способность глаза изменять оптическую силу хрусталика с по­ мощью кольцевой мышцы называется аккомодацией.

Благодаря аккомодации глаз может резко видеть далеко уда­ ленные объекты. Изображение всегда строится на сетчатке.

Наиболее удаленную точку глаз видит без аккомодации. Она называется точкой дальнего визирования. Предмет (т.А) лежит бесконечно далеко (рис.3.8, б). Фокусное расстояние глаза /д =

22,8 мм.

При максимальной аккомодации глаз видит точку ближнего визирования (т.Аб). Она лежит перед глазом на расстоянии и 92 мм. Фокусное расстояние глаза в этом случае }Б' = 18,9 мм (рис.3.8, в). Наиболее удобная для наблюдения глазом точка ле­ жит на расстоянии » 250 мм перед глазом, это расстояние наилуч-

шего видения.

При наблюдении двумя глазами поле глаза по горизонту со­ ставляет 184...200°, а л о вертикали — 130°. Видимость предметов в различных участках поля различна: зона четкого видения 2°; зо­ на ясного видения — 30° по горизонтали и 22° по вертикали; зона периферического зрения, в пределах которой невозможно опозна­ вание предметов. Она имеет большое значение для ориентирова­ ния в окружающем пространстве

Предельный угол у, под которым глаз еще видит раздельно две близкорасположенные точки, называется угловым пределом разрешения. При хорошей освещенности изображения порядка 50 лк средняя разрешающая способность глаза составляет одну угло­ вую минуту (\j/= 1’). В сумерках (при диаметре зрачка 6 ... 8 мм) у падает до двух минут (\|/= 2').

Используя штриховые миры (специальные испытательные таб­

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]