《医用物理学》-第10章 几何光学 几种医用光学仪器

目录10.1球面折射10.2透镜10.3眼睛10.4几种医用光学仪器中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器030201单球面折射成像的基本原理和成像公式中的符号规则；共轴球面系统、薄透镜成像的基本规律及其应用。眼睛的光学系统及非正视眼屈光不正的矫正；光学显微镜的基本组成及放大率的基本概念。放大镜及内窥镜的组成、作用及应用。第10章

几何光学几种医用光学仪器掌握熟悉了解学习要求中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器中国科学技术大学出版社几何光学不考虑光的波动性，以光的直线传播为基础，研究光的传播规律。理论基础

（1）光在均匀媒质中的直线传播定律。

（2）光通过两种媒质界面时的反射定律和折射定律。

（3）光的独立传播定律及光路可逆定律。条件研究对象的几何尺寸远远大于照射光的波长。

近轴光线。

不研究像的细节。10.1球面折射第10章

几何光学几种医用光学仪器中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器10.1球面折射中国科学技术大学出版社10.1.1单球面折射1.单球面折射成像公式

如图是两种均匀透明媒质，折射率分别为n1和n2（设n1<n2），曲率半径为r；α比较小，且满足α≈sinα≈tanα，此时入射光线称为近轴光线。u表示物距，v表示像距。单球面折射

——单球面折射成像公式第10章

几何光学几种医用光学仪器10.1.1单球面折射

中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器

中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器10.1.2共轴球面系统1.共轴球面系统

如果折射面有两个或两个以上，且这些折射面的曲率中心均在同一直线上，则它们便组成了一个共轴球面系统。2.逐次成像法在成像过程中，前一折射面所成的像，即为相邻的后一个折射面的物，逐次进行下去，直到求出该共轴球面系统中最后的单球面折射后所成的像为止，此像即为光线通过共轴球面系统后所成的像。中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器

例题10-2图中国科学技术大学出版社10.2透镜中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器第10章

几何光学几种医用光学仪器10.2透镜10.2.1薄透镜成像公式

——薄透镜成像公式

薄透镜成像中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器10.2.2薄透镜组合中国科学技术大学出版社

薄透镜的组合第10章

几何光学几种医用光学仪器中国科学技术大学出版社

第10章

几何光学几种医用光学仪器10.2.3厚透镜中国科学技术大学出版社厚透镜也是包含两个折射面的共轴球面系统，只不过是两折射面顶点之间的距离比较大。同样，厚透镜成像可以利用逐次成像法求出最后的像。厚透镜的三对基点：一对焦点、一对主点和一对节点。如左图所示。利用三对基点作成像图，如右图所示。三对基点用作图法求物体成像第10章

几何光学几种医用光学仪器10.2.4柱面透镜中国科学技术大学出版社在薄透镜中，如果两折射面不是球面，而是圆柱面的一部分，则这种透镜称为柱面透镜。如左图所示。点光源发出的光束经柱面透镜折射后不能形成一个清晰的点像，如右图所示。柱面透镜柱面透镜成像第10章

几何光学几种医用光学仪器10.2.5透镜的像差中国科学技术大学出版社由于种种原因，由物发出的光线经过透镜折射后所成的像与原物有一定的偏差，这种现象称为透镜的像差。如球面像差和色像差。球面像差及其矫正色像差及其矫正10.3眼睛中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器第10章

几何光学几种医用光学仪器10.3眼睛10.3.1眼睛的光学结构中国科学技术大学出版社眼睛是一个很典型的光学系统，其焦距可调节。其结构如图所示。①角膜：透明。②虹膜：中央孔，瞳孔，大小可变，控制光量，光阑。③晶状体：透明，有弹性，双凸，曲率可调。④视网膜：布满视神经，成像。⑤房水：充满角膜、虹膜、晶状体之间。⑥玻璃体充满晶状体、视网膜之间。简约眼——简化为单球面折射系统眼睛的水平剖面图简约眼第10章

几何光学几种医用光学仪器10.3.2眼睛的调节中国科学技术大学出版社眼睛的焦度能在一定范围内改变，使远近不同的物均能在视网膜上成清晰的像。即眼睛具有改变自身焦度的本领称为眼睛的调节。近点：眼睛通过最大调节时能看清物点的最近位置。视力正常的人，近点距离约为10～12cm。远点：眼睛处于完全松驰不需要调节时能看清物点的最远位置，视力正常的人，其远点在无穷远处。明视距离：视力正常的人不致引起眼睛过度疲劳的最适宜距离，约为眼睛前25cm左右。第10章

几何光学几种医用光学仪器10.3.3眼睛的分辨本领及视力中国科学技术大学出版社视角：从物体两端射入到眼睛节点的光线所夹的角度。视力：眼睛能分辨的最小视角α的倒数来表示眼睛的分辨本领。国际标准视力表和国家标准对数视力表。对数视力表第10章

几何光学几种医用光学仪器10.3.4眼睛的屈光不正及其矫正中国科学技术大学出版社眼睛不经过调节时，如果平行光进入眼睛内刚好在视网膜上形成一个清晰的像，这种眼睛称为正视眼，否则称为非正视眼或屈光不正眼。屈光不正包括近视眼、远视眼和散光眼三种。1.近视眼

在眼睛不调节时，平行光进入眼睛内会聚于视网膜之前，如图a所示。近视眼产生的原因可能是角膜或晶状体的曲率半径太小，对光线偏折太强，或者眼球的前后直径太长。近视眼的矫正方法是配戴一副适当焦度的凹透镜，如图b所示。近视眼及其矫正第10章

几何光学几种医用光学仪器10.3.4眼睛的屈光不正及其矫正中国科学技术大学出版社

例题10-4图第10章

几何光学几种医用光学仪器10.3.4眼睛的屈光不正及其矫正中国科学技术大学出版社2.远视眼

眼睛不调节时，平行光进入眼睛内的光线会聚于视网膜之后，如图a所示。远视眼产生的原因可能是角膜或晶状体折射面的曲率半径太大，焦度太小；或者是眼球前后直径太短。远视眼矫正的方法是配戴凸透镜，如图b所示。远视眼及其矫正第10章

几何光学几种医用光学仪器10.3.4眼睛的屈光不正及其矫正中国科学技术大学出版社

例题10-5图第10章

几何光学几种医用光学仪器10.3.4眼睛的屈光不正及其矫正中国科学技术大学出版社3.散光眼

散光眼属于非对称性折射系统，其角膜在各个方向子午线的曲率半径都不相等，物点发出的光线经角膜折射后不能形成清晰的像点。如图所示表示散光眼成像。散光眼的矫正方法是配戴适当焦度的柱面透镜。散光有近视散光和远视散光之分。散光眼成像10.4几种医用光学仪器中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器第10章

几何光学几种医用光学仪器10.4几种医用光学仪器10.4.1放大镜中国科学技术大学出版社

放大镜原理第10章

几何光学几种医用光学仪器10.4.2光学显微镜中国科学技术大学出版社

光学显微镜的光路图第10章

几何光学几种医用光学仪器10.4.2光学显微镜中国科学技术大学出版社

干物镜（左）和油浸物镜（右）第10章

几何光学几种医用光学仪器10.4.3纤镜中国科学技术大学出版社光学纤维内镜是由透明度很好的玻璃或其它透明材料拉制成很细的纤维细丝，并在其外表面涂上一层折射率比纤维细丝还小的物质而成。医学上所用光学纤维内镜有两个方面的作用：一方面利用它把外部强光源发出的光导入器官内；另一方面通过它把器官内壁的图像导出体外，以便医生观察和摄影。其导光与导像原理如图所示。临床上使用的光学纤维内镜有食管、胃、十二指肠、胆道、直肠、结肠、支气管、膀胱等。光学纤维内窥镜导光原理光学纤维内窥镜导像示意图第10章

几何光学几种医用光学仪器10.4.4电子内窥镜中国科学技术大学出版社电子内镜是一种可以插入体腔和脏器内腔进行直接观察、诊断、治疗的集光、机、电等技术于一体的医用电子光学仪器。电子内镜主要由内镜、电视信息系统中心和电视监视器三个主要部分组成。其成像原理是利用电视信息中心装备的光源所发出的光，经内镜内的导光纤维将光导入受检体腔内，CCD图像传感器接受到体腔内黏膜面反射来的光，将此光转换成电信号，再通过导线将信号输送到电视信息中心，再经过电视信息中心将这些电信号经过储存和处理，最后传输到电视监视器中在屏幕上显示出受检脏器的彩色黏膜图像。本章小结中国科学技术大学出版社第10章

几何光学几种医用光学仪器1．单球面折射成像公式，公式成立的条件及相应的符号规则，第一焦距、第二焦距、焦度的计算及单位。