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球面透镜成像规律和屈光力简介

更新时间:2025-01-14 工作计划 版权反馈
【摘要】:物距小于2f、大于f的成像规律:成倒立、放大的实像,像与物异侧,物距小于像距。例1:凸透镜的焦距为40cm,其屈光力为屈光力的表示方法:球镜的屈光力以缩写DS表示。若透镜的屈光力为0.00DS,称为平光透镜。凸透镜用作放大镜时的角放大率M=25cm/透镜的焦距,或透镜的屈光度/4.00D,即:式中f为透镜的焦距,F为透镜的屈光度。

1.凸透镜成像规律 根据物体与焦点之间的相对位置不同,凸透镜成像情况也发生改变,如图1-2-3。

图1-2-3 凸透镜成像

(1)物距大于2f成像规律(AB):成倒立、缩小的实像(A’B’),像与物异侧,物距大于像距。其主要应用在:照像机、人的眼睛。

(2)物距小于2f、大于f的成像规律(CD):成倒立、放大的实像(C’D’),像与物异侧,物距小于像距。其主要应用在:幻灯机、显微镜、电影放映机。

(3)物距小于f成像规律(EF):成正立、放大的虚像(E’F’),像与物同侧,物距小于像距的绝对值。其主要应用在:放大镜、老花镜。

2.凹透镜成像规律 无论物体的位置在焦点以内还是焦点以外,它经凹透镜折射后所成的像,均为缩小、正立的虚像,像与物同侧。

3.球面透镜的成像规律 从表1-2-1中可以看出,根据物距的不同,成像情况也发生改变。

表1-2-1 球面透镜成像规律

4.球面透镜屈光力

(1)屈光力的计算:球镜各方向上的曲率半径均相等,各子午线上的屈光力数值一致,故球镜在眼用镜片中也称为单光片,其屈光力(F)等于透镜焦距(f)的倒数。

例1:凸透镜的焦距为40cm,其屈光力为

(2)屈光力的表示方法:球镜的屈光力以缩写DS(diopter of spherical power)表示。屈光度表示方法通常以1/4DS为间距,如±0.25DS,±0.50DS,±0.75DS。若透镜的屈光力为0.00DS,称为平光透镜。在镜片箱或综合验光仪上,屈光力表示方法以1/8DS为间距,但表示为小数时,将第三位小数的“5”舍去,如±0.12DS,±0.37DS,±0.62DS,±0.87DS等。但两者相加时,仍然将舍去的“5”计算在内,如-0.12DS+(-0.12DS)=-0.25DS。

(3)透镜的放大率:

①线放大率:由透镜或球面反射镜成像时,像的高度与原物高度之比称为线放大率。适用于照相机、投影仪等光学仪器。

②角放大率:使用助视器观察物体时,像对眼的张角(即视角)与直接用眼观察物体时的视角之比称为角放大率。当目标离眼太远或目标无法向眼前移近时,都可以利用角性放大作用。(www.xing528.com)

凸透镜对目标可以产生放大作用,放大程度取决于它的屈光度数。凸透镜用作放大镜时的角放大率M=25cm(明视距离)/透镜的焦距,或透镜的屈光度/4.00D(明视距离所需的调节力),即:

式中f为透镜的焦距,F为透镜的屈光度。

例如:

一个放大镜的焦距为10cm,其角放大率M=25/10=2.5倍,通常写作2.5x。

一个放大镜的屈光度为+12.00D,其角放大率M=+12.00/4.00=3倍,通常写作3x。

③透镜在光学助视器中的应用:助视器的放大作用是增大目标视角,即增大目标在视网膜上的成像,从而提高辨别能力。有四种方法可以增大目标视角,产生放大作用。

A.相对尺寸放大作用:是指目标的实际体积或面积增大了。当目标的实际体积或面积增大时,视网膜成像则随之增大,二者的关系是正比关系,即目标增大几倍,视网膜成像也增大几倍。如大字报、大字书等,或使用毡制粗笔尖代替一般圆珠笔写字,前者写出的字比后者粗大很多。但是将普通书本印成大字书等这类方法,会增加印刷品的重量和体积,价格也增加,因此不经济。但这类方法提供的放大作用对视障人士效果显著。视障人士在阅读大字书刊时,可不用光学助视器,而且阅读距离也比较接近正常。

B.相对距离放大作用:也叫移近放大作用,是把目标例如书本向眼前移近而产生放大作用。当目标向眼前移近时,视网膜成像则随之增大。如目标从原来位置向眼前移近1/2,则视网膜成像随之增大2倍。

这种放大作用并未使用任何光学设备或者助视器,属于经济实惠、有效的放大方法,而且对成像质量基本没有影响。

例如一般的眼镜助视器及其他类似的光学助视器,是由于相对距离放大作用或移近放大作用所致。因为镜片的焦点很近,需要把物体放在近处看清,也就是移近放大作用。

C.角放大作用:是指物体通过光学系统后在视网膜上的成像大小,和不通过光学系统视网膜上成像的大小之比。最常见的利用角放大作用的光学设备是望远镜。当远处的目标不能自行变大或者移近眼前时,就可利用望远镜的角放大作用。

D.投影放大作用:是将目标放大投影到屏幕上,例如电影、幻灯等,都可称为投影放大。实际上也是一种线性放大。投影放大作用=投影像大小/目标大小。

助视器可以利用上述4种放大作用中的一种或几种,例如将目标增大3倍(相对体积放大作用),然后目标从眼前25cm移近到12.5cm(相对距离放大作用),又放大2倍,总的放大作用为6倍。例如在25cm处看放大为4倍的闭路电视,如移近到12.5cm处时,则总的放大作用是8倍。

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