人眼光学结构的研究.doc

精品文档学校代码： 10184学 号： 2 0 7 4 0 1 0 2 7 4 延 边 大 学本科毕业论文题 目：人眼光学结构的研究学生姓名：朴哲龙学 院：理学院专 业：物理系光通信班 级：07级指导教师：崔慢爱 讲师摘 要眼睛能看清死物体是由于物体发出的光线经过眼内的折光系统发生折射，成像于视网膜：光线角膜瞳孔晶状体（折射光线）玻璃体（固定眼球）视网膜（形成物像）视神经（传导视觉信息）大脑视觉中枢（形成视觉）近视眼的形成原因有很多种因素，有遗传因素也有环境因素。了解眼睛的生理结构和研究眼睛的光学结构，是治疗近视眼的必要前提。关键词：眼睛；光学结构；折光异常AbstractEyes can see dead bodies are due to the light emitted by objects after intraocular refractive system occurring refraction, imaging in the retina, the light - cornea - pupil - lens (refract the light) - vitreous (fixed eye) - the retina (form) - the optic nerve (conduction filled visual information) - the brain visual central (form visual) The reasons for the formation of myopic, there are many factors of a genetic elements have environmental factors. Understand the physiological structure and research eyes eyes optical structure, is the necessary premise to treat myopia. Keywords：eyes；Optical structure；Refraction abnormal 目 录引言 4第一章 眼睛的结构 6 1.1 眼睛的生理结构 6第二章 光学结构的研究 8 2.1 视觉的产生 8 2.2 视觉的调整 9 2.3 眼的折光异常及矫正 9结论 12注释 10参考文献 13谢辞 14引 言眼睛是一个可以感知光线的器官，最简单的眼睛结构可以探测周围环境的明暗，更复杂的眼睛结构可以提供视觉。眼睛是人类感官中最重要的器官，能辨别不同的颜色、不同的光线，再将这些视觉、形象转变成神经信号，传送给大脑。大脑中大约有80%的知识和记忆都是通过眼睛获取的。读书认字、看图赏花、看人物、欣赏美景等都要用到眼睛。眼睛能辨别不同的颜色，不同的光线，再将这些视觉、形象转变成神经信号，传送给大脑，可见眼睛对人们来说有多重要。IntroductionThe eyes are the organs that can perceive light, the simplest structure of the eye can detect light and dark environment, more complex structures can provide visual eye. The eyes are the most important human sensory organs, can distinguish different colors, different light, then the visual images into neural signals transmitted to the brain. About 80% of the brain and memory of knowledge acquired through the eye. Read, Figure flowers, watching people, enjoy the view would have to use the eyes. Eye can distinguish different colors, different light, then the visual image into neural signals transmitted to the brain, we can see how important the eyes of the people.第一章 眼睛的结构眼睛是人和动物的视觉器官，有眼球和眼的附属器官组成，主要部分是眼球。1.1 眼睛的生理结构图 1.1 眼的生理解剖图人的眼睛近似球形，位于眼眶内（其解剖图如1.1）。正常成年人其前后径平均为24mm，垂直径平均23mm。最前端突出于眶外1214mm，受眼睑保护。眼球包括球壁、眼内腔和内容物、神经、血管等组织。眼球壁主要分为外、中、内三层。外层由角膜、巩膜组成。前1/6为透明的角膜，其余5/6为白色的巩膜，俗称“眼白”。眼球外层起维持眼球形状和保护眼内组织的作用。角膜是接受信息的最前哨入口，是眼球前部的透明部分，光线经此射入眼球。角膜稍呈椭圆形，略向前突。角膜分为五层，由前向后依次为：上皮细胞层(epithelium)、前弹力层(lamina elastica anterior又称Bowman膜)、基质层(stroma)、后弹力层(lamina elastica porterior又称Descemet膜)、内皮细胞层(endothelium)。上皮细胞层厚约50um，占整个角膜厚度的10%，由56层细胞所组成，角膜周边部上皮增厚，细胞增加到810层。过去认为前弹力层是一层特殊的膜，用电镜观察显示该膜主要由胶原纤维所构成。基质层由胶原纤维构成，厚约500um，占整个角膜厚度的90%，实质层共包含200250个板层，板层相互重叠在一起。板层与角膜表面平行，板层与板层之间也平行，保证了角膜的透明性。后弹力层是角膜内皮细胞的基底膜，很容易与相邻的基质层及内皮细胞分离，后弹力层坚固，对化学物质和病理损害的抵抗力强。内皮细胞为一单层细胞，约由500000个六边形细胞所组成，细胞高5um，宽1820um，细胞核位于细胞的中央部，为椭圆形，直径约7um。横径为11.512mm，垂直径为10.511mm。周边厚约1mm，中央为0.6mm。角膜前的一层泪液膜有防止角膜干燥、保持角膜平滑和光学特性的作用。角膜含丰富的神经，感觉敏锐。因此角膜除了是光线进入眼内和折射成像的主要结构外，也起保护作用，并是测定人体知觉的重要部位。巩膜为致密的胶原纤维结构，不透明，呈乳白色，质地坚韧。中层又称葡萄膜，浅色素膜，具有丰富的色素和血管，包括虹膜、睫状体和脉络膜三部分。虹膜：呈环圆形，在葡萄膜的最前部分，位于晶体前，有辐射状皱褶称纹理，表面含不平的隐窝，不同种族人的虹膜颜色不同。中央有一2.54mm的圆孔，称瞳孔。睫状体前接虹膜根部，后接脉络膜，外侧为巩膜，内侧则通过悬韧带与晶体赤道部相连。脉络膜位于巩膜和视网膜之间。脉络膜的血循环营养视网膜外层，其含有的丰富色素起遮光暗房作用。内层为视网膜，是一层透明的膜，也是视觉形成的神经信息传递的第一站。具有很精细的网络结构及丰富的代谢和生理功能。视网膜的视轴正对终点为黄斑中心凹。黄斑区是视网膜上视觉最敏锐的特殊区域，直径约13mm，其中央为一小凹，即中心凹。黄斑鼻侧约3mm处有一直径为1.5mm的淡红色区，为视盘，亦称视乳头，是视网膜上视觉纤维汇集向视觉中枢传递的出眼球部位，无感光细胞，故视野上呈现为固有的暗区，称生理盲点。眼内腔包括前房、后房和玻璃体腔。眼内容物包括房水、晶体状和玻璃体。三者均透明，与角膜一起共称为屈光介质。房水由睫状突产生，有营养角膜、晶体及玻璃体，起维持眼压的作用。晶状体为富有弹性的透明体，形如双凸透镜，位于虹膜、瞳孔之后、玻璃体之前。玻璃体为透明的胶质体，充满眼球后4/5的空腔内。主要成分为水。玻璃体有屈光作用，也起支撑视网膜的作用。视神经是中枢神经系统的一部分。视网膜所得到的视觉信息，经视神经传送到大脑。视路是指从视网膜接受视信息到大脑视皮层形成视觉的整个神经冲动传递的径路。眼副器包括眼睑、结膜、泪器、眼球外肌和眶脂体与眶筋膜。眼睑分上睑和下睑，居眼眶前口，覆盖眼球前面。上睑以眉为界，下睑与颜面皮肤相连。上下睑间的裂隙称睑裂。生理功能：主要功能是保护眼球，由于经常瞬目，故可使泪液润湿眼球表面，使角膜保持光泽，并可清洁结膜囊内灰尘及细菌。 结膜是一层薄而透明的粘膜，覆盖在眼睑后面和眼球前面。按解剖部位可分为睑结膜、球结膜和穹隆结膜三部分。由结膜形成的囊状间隙称为结膜囊。 泪器包括分泌泪液的泪腺和排泄泪液的泪道。泪道包括：泪点、泪小管、泪囊、鼻泪管。 眼外肌共有6条，分4条直肌，2条斜肌，使眼球运动。 眼眶是由额骨、蝶骨、筛骨、腭骨、泪骨、上颌骨和颧骨7块颅骨构成。眶内除眼球、眼外肌、血管、神经、泪腺和筋膜外，各组织之间充满脂肪，起软垫作用。第二章 光学结构的研究2.1 视觉的产生没有眼睛就没有视觉，就无法看到五彩缤纷的世界。眼睛能看清死物体是由于物体发出的光线经过眼内的折光系统发生折射，成像于视网膜：光线角膜瞳孔晶状体（折射光线）玻璃体（固定眼球）视网膜（形成物像）视神经（传导视觉信息）大脑视觉中枢（形成视觉）起到折光作用的是空气、角膜、房水、晶状体、玻璃体，其中以光线进入角膜前面处折射程度最大。光线通过眼的折光系统发生的折射计算起来非常复杂，为解决这一困难，在经过对眼的折光系统个部折光指数和曲率进行详细研究后，进一步简化为单球面折射系统，称为简约眼（如图1.2）。用简约眼来表示眼的折光。即假定眼的内容物是均匀的，并且具有像水一样的折光指数（1.33）。当人眼视远物而不处于调节的状态时，节点到角膜前表面的距离（曲率半径）为5毫米，节点距视网膜为15毫米。这样，由远处物体来的光线恰好聚焦于视网膜上。根据这些数据，如果在眼前10米处有一高30厘米的物体，可大致计算出其成像的大小。 图1.2简约眼物象大小（X毫米） = 物象到节点的距离（15毫米）实物的大小（300毫米） 实物到节点的距离（10，000毫米）X=300*15/10，000=0.45毫米2.2 视觉的调整正常眼观看6米以外的物体时，可以把远处物体发来的光线视为平行光，经折射后恰好聚焦在视网膜上，所以人能清晰地看到物体；随着物体的移近，由于射入的光已是辐散光线，经折射后在视网膜后成像就会模糊不清，眼球就会发生相应的调节反应，包括晶状体曲率增加，双侧眼球会聚及瞳孔缩小三个反应，以便看清近物。一、 晶状体的调节 晶状体是一个富有弹性的组织，形似双凸透镜。由于晶状体四周附着于悬韧带上，而后者又附着于睫状体上，因此晶状体四周受到悬韧带的牵张使其曲率减小。当看近处物体时由于物象模糊在大脑皮层完成反射，使动眼神经中的副交感神经纤维兴奋，引起睫肌收缩，使睫状体向前、向后移动，悬韧带松弛，晶状体由于弹性回缩，前后的厚度增加。随着晶状体曲率的增加，折光力也增大，主焦距前移使近物清晰的成像于视网膜上。二、瞳孔的调节通过瞳孔的调节，可以调节射入眼的光量，保护视网膜，减少球面像差和色像差，增加视觉的清晰度。三、双眼球会聚两眼的视轴向鼻侧中线会聚，其意义在于看近物时物象仍可落在两视网膜的对称点上，在视觉印象上产生单一的印象（单视），而不产生两个物象（复视）。其反射途径是：上述晶状体调节途径中到达正中核后，正中核动眼神经核动眼神经双眼内直肌收缩双眼球会聚。2.3 眼的折光异常及矫正眼睛的焦度能在一定范围内改变，将远近不同的物体成像在视网膜上，眼睛这种改变自身焦度的本领称为眼的调节。眼的调节主要通过睫状肌完全放松，此时晶状体曲率半径最大，焦度最小，大约为58.6D。观察近物体时，晶状体曲率半径变小（睫状肌收缩），眼的焦度变大，最大可达到70.6D。由此可见，在观察不同距离的物体时，眼的光学常数各不相同。眼睛不调节时能看清的最远处物体与眼睛之间的距离称为远点，正常视力的人，其远点在无穷远处，即平行光刚好会聚视网膜上。若物体向眼睛移近，晶状体的曲率半径随之减小，眼睛的焦度增大；若物体距离眼睛太近，如小于10cm，眼睛可能处于最大调节状态（晶状体曲率半径最小）也无法看清物体。眼睛处于最大调节状态能看清的物体与眼睛之间的距离称为近点。视力正常的人，金典距离约为1012cm。远视眼是近点变远，近视眼是远点变近。观察近距离物体时，眼睛因为需要高度调节而容易产生疲劳。在日常工作中，不易引起眼睛过度疲劳的最适宜距离约为25cm，这个距离称为视力正常人的明视距离。一、近视眼 近视眼形成原因有2种。遗传因素和环境因素。由于眼球前后径过长，或折光系统的折光能力过强，所以远处发出的平行光线聚焦于视网膜之前，视网膜上则不能形成清晰的像。而近物发出的辐散光线，眼不需要调节或稍作调节，就能聚焦与视网膜上。近视眼的主要缺陷是看不清远处的物体。近视眼的矫正方法是配戴一副适当焦度的凹透镜，使光线进入眼睛之前经凹透镜适当发散，再经眼睛折射后在视网膜上形成清晰的像，如图1.3 B。二、远视眼远视眼形成原因有新生儿眼球未完全发育或者人体机能老化近点远移。由于眼球前后径过短或折光系统的折光能力太弱，所以来自远物的平行光线聚焦与视网膜之后，视网膜上同样不能形成清晰的物象。远视眼在看远物时就需要进行调节，看近物时则要作出更大程度的调节。远视眼近点距离大于正视眼，只能看清比正视眼近点距离远的物体。 远视眼矫正的方法是配戴一副适当焦度的凸透镜，让平行光线进入眼睛之前先经凸透镜会聚，再经眼睛折射后会聚于视网膜上，如图1.3 C，三、散光眼 长时间使用电脑、看电视会导致散光眼。主要因角膜表面不同方位的曲率半径不相等，平行光进入样内不能在视网膜上形成焦点，而是形成焦线，造成视物不清或物象变形。此外，晶状体表面曲率异常也可引起散光。散光分规则散光和不规则散光两种，通常所说的散光一般是指规则散光。规则散光常分为以下五型：(1)单性远视散光：一主经线为远视，另一主经线为正视；(2)单性近视散光：一主经线为近视，另一主经线为正视；(3)复性远视散光：两主经线均为远视，但屈光度不同；(4)复性近视散光：两主经线均为近视，但屈光度不同；(5)混合型散光：一主经线为远视，另一主经线为近视。 散光眼的矫正方法，因散光的类型不同而异。对于单纯远视散光，应配戴适当度数和一定轴向的凸圆柱透镜；对于单纯近视散光，应配戴适当度数和一定轴向的凹圆柱透镜；对于复性散光，应配戴度数和轴向合适的凸凸（或凹凹）复合的圆柱透镜；对于混合型散光，应配戴适当度数和合适轴向的凸凹复合而成的圆柱透镜。但不论是属哪一型的散光眼，所配眼镜都应严格测定圆柱透镜的轴向，以使散光眼在需要纠正的子午面上得到有效的矫正。 对于不规则散光由于在同一子午面上