放大镜二、课外阅读和拓展活动

第一部分拓展阅读

一、人眼的构造是怎样的

人眼的构造与摄影机相似，整个眼球完全封闭又如摄影机的暗箱。

人的眼睛近似球形。眼球由外至内可分为三层构造。最外层的后

端是白色的巩膜，即眼白部分，眼球前端为透明的角膜，角膜是接受

信息的最前哨入口，光线由此射入，另外巩膜和角膜还起到维持眼球

形状和保护眼内组织的作用。

第二层称为色素膜，是不连续的，具有丰富的色素和血管。眼球

最前端为环形的虹膜，有辐射状的纹理，不同种族的人颜色不同。虹

膜中间是瞳孔，瞳孔是光线进入的孔道，相当于照相机的光圈，控制

进入眼球的光通量，当处于光线较强的环境，会自动缩小，避免眼睛

被灼伤，当光线变暗时，会自动扩大，让更多的光线进入，看清物体。

脉络膜位于此层的后端，在巩膜内侧和视网膜的外侧，其中的血管可

供给视网膜外层营养，色素起遮光暗房的作用。睫状体连接虹膜和脉

络膜，内侧通过悬韧带与晶状体相连。

晶状体属于眼的内容物。它犹如摄影机的镜头一样，位于瞳孔后

面，相当于一个可变焦距的凸透镜，可以通过睫状肌来改变自身的形

状来调节焦点。物体发出的光线透过角膜、瞳孔，经过晶状体的聚光

调节，影像就清晰地落在视网膜上，这就是眼睛视物的原理。

眼球的最内层为视网膜，是视觉形成的神经信息传递的第一站。

好像照相机的底片一样，具有接受和传送影像的作用，视网膜上布满

神经，将外面传入的光线传入大脑显现成像。

二、人眼的像素

人的视网膜有500万个视铢细胞，由于视锥细胞负责捕捉彩色图

像，你或许会认为这相当于人眼有500万像素。但人眼还有1亿多个

视杆细胞，这些负责感受黑白的杆状细胞对于视觉成像的锐度发挥着

重要作用。但1.05亿像素也低估了人眼的能力，因为人眼不是一台

静态的照相机。人有两只眼睛，它们不停转动以获得比视野中心区域

范围更大的图像，然后就像制作全景照片一样，在大脑中组合成一幅

完整的画面。在良好的灯光下，人能将至少间隔0・6弧分（0.01度）

的两条细线区分开，将这两条细线看作是两个像素的话，每个像素在

人眼中就相当于0.3弧分。如果保守地以120度作为你的水平视野，

垂直面以60度计算的话，人眼的有效图像数据量就相当于5.76亿像

素。

有意思的是男女眼睛还不同。

人的两个眼睛持续地抓取着周围的景象，希望能够获取比视野更

大的可视区域，然后把这些区域在大脑中拼合起来，就像拼接照片一

样，获得了全景图。在光线好的情况下，只要两个细线分开的距离不

少于0.6弧度（0.01度），我们眼睛可以把它们分辨出来。就是说等

效像素大小是0.3弧度。保守估计眼睛的水平可视角度是120度，垂

直可视角度是60度，换算下来等于5.76亿像素的图像数据。

不过，与此对应有意思的是，当我们打印6x4〃照片的时候，大

多数人在普通的视距上根本无法分辨300dpi和150dpi的区别。所以,

尽管人的眼睛和大脑能够通力合作处理大量的视觉数据，但是150dpi

的打印输出，己经可以提供足够令我们满意的照片质量。需要指出的

是，女人有更多的铢形细胞，男人则棒状细胞多一些。因此，女孩总

是能比男人看到更为明快的色彩，不过光线不好的情况下就看不大清

楚了。

三、人眼成像原理

人在视网膜上成的是倒立缩小的实像，而视觉是正立的，这是人

的视觉特点。注意，不是正立等大。

人类的眼睛所成的像，是实像还是虚像呢？我们知道，人眼的结

构相当于一个凸透镜，那么外界物体在视网膜上所成的像，一定是实

像。根据上面的经验规律，视网膜上的物像似乎应该是倒立的。可是

我们平常看见的任何物体，明明是正立的啊？这个与“经验规律”发

生冲突的问题，实际上涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影

响。

当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时，物体成倒立的像，当

物体从较远处向透镜靠近时，像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变

小；当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成放大的像，这个像不是

实际折射光线的会聚点，而是它们的反向延长线的交点，用光屏接收

不到，是虚像。可与平面镜所成的虚像对比（不能用光屏接收到，只

能用眼睛看到）。

视觉成像是物体的反射光通过晶状体折射成像于视网膜上。再由

视觉神经感知传给大脑！这样人就看到了物体。对于正常人的眼睛，

当物体远离眼睛时，晶状体变薄，当物体靠近眼睛时，晶状体变厚。

而近视眼是由于人的晶状体肿大，对光折射能力强，只能看的清

近物。

远视眼是由于人的晶状体边薄，对光折射能力弱，只能看的清远

物。

第二部分拓展思考与活动

一、思考：为什么近视要配凹透镜

健康正常的眼球，几乎呈圆形，直径约2.5公分，人的眼睛想

看清楚物体，则物体的成像必须落在视网膜上，当物体远近不同，正

常眼睛的睫状肌会调节晶状体时期呈现不同的形状，使得物体的成像

总能固定在视网膜上。晶状体相当于凸透镜，物体越近，凸透镜前后

径约大，成像越大，物体越远，凸透镜前后径越小，成像越小。在视

网膜上成倒立的像。

近视眼不能看清远方的物体，通常是因为眼球太长或晶状体太厚

所致。人们视近物时间过长，睫状肌已习惯紧绷状态，本身弹性降低,

晶状体调节受限，像就落在了视网膜前方。要想使像落在视网膜上，

必须使光线的聚集点向后延，于是需要配凹透镜。

远视眼不能看清近处的物体，通常是因为眼球太短或晶状体太薄

所致，睫状肌随年纪增大而弹性降低，即使看近物时也无法再收缩使

晶状体前后径增大,而维持在看远物时的细长状态。晶状体前后径小,

像落在了视网膜后，因此要想使像落在视网膜上，必须使光线的聚集

点前移，提前聚光，因此要配凸透镜。

我们只要仔细观察一下近视眼和远视眼（老花眼）患者的眼睛，

不难发现，近视眼的人往往眼球凸出，近