光学设计本科毕业论文(有关眼睛的光学原理的论文)

1.有关眼睛的光学原理的论文

如果用照相机来比喻眼睛,巩膜就相当于照相机的主体(机身);瞳孔是光圈,光圈的大小由虹膜的扩大或缩小所控制;角膜和晶状体像一组镜头;视网膜相当于菲林底片。

如果要将远和近的景物摄下来,那么就必须调校焦距,才能让景象清晰地投射在菲林底片上。在真正的照相机里,机制是调整镜片与菲林之间的距离。在眼睛,这个步骤是由睫状肌所控制。睫状肌是围绕晶状体的一组不随意肌。当看近物时,这组肌肉令晶状体的弧度变得较弯,厚度增大,使屈光度增加,这样影像就清楚地投射在视网膜上。相反地,看远景时,睫状肌令晶状体的弯曲度减低,前后表面都变得较为扁平,屈光度数亦相应减低,最后影像仍然是清晰地投影在视网膜上。

睫状肌控制晶状体屈光度的功能,称为调节。当眼睛看着无限远的物体时,如果无需调节而影像能清楚地投射到视网膜上,这种屈光状态称为“正视”。反之,如果无限远的景物,在没有调节的情况下,不能清楚地投射在视网膜上,那就称为“屈光不正”,或称为“屈光误差”,也就是我们通常所谈及的近视、远视或散光了。

其实,即使有清晰的视网膜影像,不等于我们一定可以“看”得清楚,还在于视觉信息由视神经传到大脑视皮层的过程中是否出现问题。这就是说,眼球、视神经、视觉地带以及大脑视皮层一定要全部正常地运作,我们才能清晰准确地看到外界的影像。

当光线由空气进入另一媒质构成的单球面折光体时,它在该物质的折射情况决定于该物质与空气界面的曲率半径R和该物质的折光指数n2;若空气的折光指数为n1,则关系式为:

空气侧的焦距为前主焦距或第1焦距。F2称为后主焦距或第2焦距,指由折射面到后主焦点的距离,可以表示此折光体的折光能力;或者用另一种方法,即把主焦距以m(米)作单位来表示,再取该数值的倒数,后者就称为该折光体的焦度(diopter);如某一透镜的主焦距为10cm,这相当于0.1m,则该透镜的折光能力为10焦度(10D)。通常规定凸透镜的焦度为正值,凹透人眼的折光系统是一个复杂的光学系统。射入眼内的光线,通过角膜、房水、晶状体和玻璃体四种折射率不同的介质,并通过四个屈光度不同的折射面(角膜的前、后表面,晶状体的前、后界面)才能在视网膜上成像,其中,入射光线最主要的折射发生在角膜的前表面。依据几何光学原理进行的计算结果表明,正常成人眼在安静而不进行调节时,它的折光系统的后主焦点的位置正好是视网膜所在的位置。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,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,人眼不是无条件地看清任意远处的物体的。例如,人眼可以看清楚月亮(或其它更远的星体)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。其原因是,如果来自某物体的光线过弱,或光线在空间或眼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,则它们在视网膜上的成像将会小到视网膜分辨能力的限度以下,因此也不能感知。

光线通过眼折光系统发生的折射现象,称为屈光(refraction),眼的总折光能力可用屈光度(焦度,diopter, 简称D)表示。屈光度数值等于该折光体主焦距(以m为单位)的倒数。人眼在非调节状态下的总折光能力约为59D。

镜的焦度为负值。

主焦距是一个折光体最重要的光学参数,由此可算出位于任何位置的物体所形成的折射像的位置。以薄透镜为例,如果物距a是已知的,像距b可由下式算出:

由式(2)可以看出,当物距a趋于无限大时,1/a趋近于零,于是1/b接近于1/F2,亦即像距b差不多和F2相等;这就是说,当物体距一个凸透镜无限远时,它成像的位置将在后主焦点的位置。同样不难看出,凡物距小于无限大的物体,它的像距b恒大于F2,即它们将成像在比主焦点更远的地方。以上结论,对于理解眼的折光成像能力十分重要。

另外,根据光学原理,主焦点的位置是平行光线经过折射后聚焦成一点的位置,这一结论与上面提到的第一点结论相一致。每一物体的表面,都可认为是由无数的发光点或反光点组成,而由每一个点发出的光线都是辐散形的;只有当这些点和相应的折射面的距离趋于无限大时,由这些点到达折射面的光线才能接近于平行,于是它们经折射后在主焦点所在的面上聚成一点,由这些点再组成物像。当然,无限远是一个不可能到达的位置,实际上对人眼和一般光学系统来说,来自6m以外物体的各光点的光线,都可以认为是近于平行的,因而可以在后主焦点所在的面上形成物像。

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2.跪求大学物理波动光学论文

并成功地测量了光波波长,T。把电磁理论应用于晶体,对光在晶体中的传播规律给出了严格而圆满的解释,随后A。

波动光学的研究成果使人们对光的本性的认识得到了深化。胡克和R,他用此原理计算了各种类型的孔和直边的衍射图样;衍射光栅已成为分离光谱线以进行光谱分析的重要色散元件。至此,菲涅耳建立了惠更斯-菲涅耳原理。所有这些构成了应用光学的主要内容、纤维光学和非线性光学等新分支,电磁波的作用使带电粒子产生受迫振动并产生次级电磁波,令人信服地解释了衍射现象,首次提出干涉这一术语。他还用干涉原理解释了白光照射下薄膜呈现的颜色,因在关于光与物质相互作用的问题上涉及微观粒子的行为,等等,必须用量子理论才能得到彻底的解决,根据这一模型解释了光的吸收.惠更斯创立了光的波动说,他把物质的宏观性质归结为构成物质的电子的集体行为。杨于1801年最先用双缝演示了光的干涉现象(见杨氏实验);各种偏振器件和仪器用来对岩矿晶体进行检验和测量、色散和散射等分子光学现象.马吕斯发现了反射时的偏振现象(见布儒斯特定律),波动光学又派生出傅里叶光学。这种经典的电磁理论并非十全十美.J。这些发现成为波动光学发展史的起点。1818年关于阿拉戈斑(见菲涅耳衍射)的争论更加强了菲涅耳衍射理论的地位。在应用领域.赫兹用实验方法产生了电磁波.麦克斯韦建立了统一电磁场理论,光的微粒说(见光的二象性)一直占统治地位,人们还发现了一些与光的波动性有关的光学现象,特别在激光器问世后.菲涅耳和D.-J,产生了光的电磁理论,并分析了水波和声波叠加后产生的干涉现象,波动说则不为多数人所接受,从而牢固地确立了波动理论的地位,杨和菲涅耳借助于光为横波的假设成功地解释了这个实验.杨提出了反对微粒说的几条论据,预言了电磁波的存在并给出了电磁波的波速公式。

20世纪50年代开始。17世纪.A,用光的波动理论解释光的干涉。

19世纪60年代.C.R、折射定律和晶体中的双折射现象。随后H,J;衍射理论指出了提高光学仪器分辨本领的途径(见夫琅和费衍射),大大地扩展了波动光学的研究和应用范围.胡克和C,第一次提出波长概念.L,以干涉原理为基础的干涉计量术为人们提供了精密测量和检验的手段(见干涉仪).洛伦兹创立了电子论。光与电磁现象的一致性使人们确信光是电磁波的一种,例如F、衍射和偏振等现象时均获得了巨大成功,H.F.M。17世纪以后的一百多年间.玻意耳分别观察到现称之为牛顿环的干涉现象。19世纪末。惠更斯曾利用波前概念正确解释了光的反射定律,R,光的古典波动理论与电磁理论融成了一体,直到进入19世纪后。1815年,光的波动理论才得到迅速发展.阿拉戈利用杨氏实验装置完成了线偏振光的叠加实验.格里马尔迪首先发现光遇障碍物时将偏离直线传播。1809年E。

1800年,他把此现象起名为“衍射”。这一时期下面能当波动光学说明文

wave optics

以波动理论研究光的传播及光与物质相互作用的光学分支,其精度提高到前所未有的程度

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3.光的论文

光分为人造光和自然光。

我们之所以能够看到客观世界中斑驳陆离、瞬息万变的景象,是因为眼睛接收物体发射、反射或散射的光。光与人类生活和社会实践有着密切的关系。

严格地说,光是人类眼睛所能观察到的一种辐射。由实验证明光就是电磁辐射,这部分电磁波的波长范围约在红光的0.77微米到紫光的0.39微米之间。

波长在0.77微米以上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。在0.39微米以下到0.04微米左右的称“紫外线”。

红外线和紫外线不能引起视觉,但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。所以在光学中光的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域,甚至X射线均被认为是光,而可见光的光谱只是电磁光谱中的一部分。

光具有波粒二象性,即既可把光看作是一种频率很高的电磁波(1012~1015赫兹),也可把光看成是一个粒子,即光量子,简称光子。光是地球生命的来源之一。

光是人类生活的依据。光是人类认识外部世界的工具。

光是信息的理想载体或传播媒质。据统计,人类感官收到外部世界的总信息中,至少90%以上通过眼睛…… 光就其本质而言是一种电磁波,覆盖着电磁频谱一个相当宽(从X射线到远红外)的范围,只是波长比普通无线电波更短。

人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。 当一束光投射到物体上时,会发生反射、折射、干涉以及衍射等现象。

光波,包括红外线,它们的波长比微波更短,频率更高,因此,从电通信中的微波通信向光通信方向发展,是一种自然的也是一种必然的趋势。 普通光:一般情况下,光由许多光子组成,在荧光(普通的太阳光、灯光、烛光等)中,光子与光子之间,毫无关联,即波长不一样、相位不一样,偏振方向不一样、传播方向不一样,就象是一支无组织、无纪律的光子部队,各光子都是散兵游勇,不能做到行动一致。

激光——光学的新天地 激光光束中,所有光子都是相互关联的,即它们的频率(或波长)一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致。激光就好像是一支纪律严明的光子部队,行动一致,因而有着极强的战斗力。

这就是为什么许多事情激光能做,而阳光、灯光、烛光不能做的主要原因。

光学设计本科毕业论文

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