眼睛
参数
- 第一主点:
- 第二主点:
- 物方焦距:
- 像方焦距:
- 明视距离:
结构
黄斑
- 位于视网膜中央凹陷处,直径约5毫米
- 富含黄色素细胞,可吸收来自周围组织的有害蓝光
- 含有大量视锥细胞,是我们进行中央视觉和识别细节的关键区域
盲斑
- 是视神经纤维汇聚进入眼球内部的入口处
- 位于视网膜的鼻侧偏太阳穴侧约15度处
- 该区域完全没有视觉细胞,因此构成视野中的"盲点"
由于人体视野的双眼立体重叠以及视线扫描的补偿作用, 以上两个斑通常不会影响到正常视觉功能.
视杆细胞
- 对于微弱光线非常敏感,主要负责暗视觉
- 富集于视网膜的周边区域
- 只能感知明暗,不能分辨颜色
- 在低照度条件下起主导作用
视锥细胞
- 对颜色和细节高度敏感,主要负责日间视觉
- 富集于视网膜中央区域,特别是黄斑中心凹
- 分为3种类型,分别对红、绿、蓝光敏感,共同编码色彩信息
- 在正常白天光照条件下起主导作用
疾病
近视:成像在视网膜之前 远视:成像在视网膜之后
视觉敏感度
色盲:某类视锥细胞缺失 色弱:视觉细胞并未缺失,但响应能力较弱
其他动物的眼睛
食肉动物的眼睛一般长在面部前方,有较大的双眼交叠视觉,有利于形成立体视觉来有效判断猎物的距离.
食草动物的眼睛一般长在头部两侧,有更大的视觉范围,有利于更早地发现天敌. 大部分食草动物对于颜色的分辨能力较弱.
视觉是鸟类安全飞行的保障. 鸟类的眼睛与体型之比是所有动物最大的. 相比哺乳动物,鸟类的睫状肌能更快地调节晶状体,调节的范围也更大. 鸟类具有更多更密的视觉细胞,视觉分辨率更高.
水的折射率较高,鱼类主要靠晶状体屈光,晶状体的密度更大,曲率也更大. 另外,和陆生动物不同,鱼类主要靠调节视网膜与晶状体间的距离,而不是晶状体的曲率来调整焦点.
复眼
复眼由多个单元组成,单个单元无法成像. 复眼提供了很大的视觉范围,其空间分辨率低于人眼,但其时间分辨率高于人眼约倍.
放大镜 和 目镜
放大镜的作用是放大视角,而非放大实际大小 在没有放大镜的时候,由于明视距离的存在,高度为的物体所能呈现的最大视角就是
现在我们有一个放大镜,需要把物体放大成虚像(一倍焦距之内),且像不能进入人的明视距离之内,所以需要把物放在焦点内侧很小的距离之内,由几何上的相似三角形,像的视角就是物的视角
于是角放大率 :
显微镜和望远镜中的目镜本质上也是放大镜
显微镜
- 物镜把物放大成一个倒立的实像
- 目镜再把这个倒立实像放大成更大的虚像
被观察的物体放在物方焦点外侧附近,它经过物镜放大成像至目镜物方焦点内侧附近,再经目镜放大称虚像于明视距离以外
因为第一次放大物里物方焦点足够近,所以像离像方焦点足够远,而目镜又必须要比像里物镜更远,所以物镜和目镜之间的距离远大于它们的焦距
显微镜的总放大率为物镜横向放大率和目镜角放大率 的乘积
其中是物镜像方焦点到目镜物方焦点的距离,被称为光学筒长
望远镜
原理和显微镜类似,区别在于
- 物在无穷远处,故物镜的像成在其像方焦面上
- 物镜的像方焦点和目镜的物方焦点几乎重合 定义其视角放大率为最后的虚像对目镜所张视角 和物体在实际位置所张视角之比
上述是开普勒式,对于伽利略式有
照相机
镜头和焦距:相机镜头收集光线并将其聚焦到图像传感器或胶片上. 镜头的焦距决定了视角和放大倍率 - 较短的焦距提供更宽的视角,而较长的焦距提供更大的变焦和放大倍率
光圈(光阑):镜头中的光圈或光圈控制进入相机的光量. 较宽的光圈(较小的 f 值)允许更多的光线但较浅的景深 ,而较窄的光圈(较大的 f 值)会减少光线但增加景深.
投影仪
把物方焦点附近的物投影到屏上,因而放大率