第二章 几何光学和眼镜光学知识

　　29 .光的本质是什么 ?

　　光是电磁波。具有波粒二象性，光的干涉和衍射现象的存在证明光具有波动性，光的偏振现象进一步说明光是横波;光具有质量。光照射在光电油上立刻有电子逸出和光波长大于某一数值后无电子逸出等现象，证明光具有粒子性。

　　在光学上能引起视觉反应的那部分电磁波叫做可见光。波长在 380-760nm 之间的光，用肉眼可以看见，所以叫可见光;波长在 100~380nm 的电磁波，称为紫外线;波长在 760 — 106nm 的电磁波叫红外线，紫外线和红外线不能引起视觉反应，所以看不见：

　　白光实际上是复合光，它是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种单色光复合而成，当白光通过：棱镜时就可以将阳光分解成七种单色光。

　　光线照射透明有色物体时，某些颜色的光被吸收和被反射，其余部分为透过光：透过光的颜色和吸收光的颜色互为补色 。 透明有色物体呈现的颜色就是透过光的颜色，若光线全部被吸收。则物体呈现黑色;若光线全部被反射，则反射光的颜色就是入射光的颜色。

　　30 .光速及光的传播如何?

　　光在真空中的传播速度为 30 万 km/s 。即相当于每秒钟绕地球 7 . 5 圈。光在均匀介质中是沿直线传播的，但光通过两种密度不同的透明介质表面时，其传描方向会产生偏折，这种现象在光学上被称为折射。

　　在光学上将相互确一定关系的光线的集合称为光束。光束可以分成三种： 1 .同心光束：发自同一点或会聚于同一点的光束被称为同心光束。同心光束可细分为：发自同一点的发敦同心光束和

　　会聚于同一点的会聚同心光束，见图 4 和图 5 。 2 .平行光束：彼此平行的光线构成的光束称为平行光束，如图 6 所示。平行光束是一种特殊的同心光束，即当会聚点或发光点在无限远时，同心光束就变成了平行光束。在验光中，一般把 5m( 中国 ) 外视力表上发出的光线近似地视为平行光束。 3 像散光束：当光线在空间既不平行又不相交于一点而聚焦成两条相互垂直的分离焦线时，这种光 束被称为像散光束。

　　31 .何谓光学?

　　光学是物理学的一部分。它是研究光的本质，光的发射。传播和接收的规律，光和其他物质的相互作用 ( 如光的吸收、散射、光的机械作用和光的热、电、化学、生理效应等 ) 及其应用。通常将光学分为“几何光学”和“物理光学” ( 包括波动光学和量子光学 ) 两部分。

　　32 .什么是几何光学 ?

　　在光学中以光的直线传播性质及光的反射和折射规律为基础的学科叫几何光学：研究一般光学仪器 ( 如透镜、棱镜、显微镜、望远镜，照像机 ) 的成像与消除“像差”的问题以及特种光学仪器的设计原理。

　　33 .什么是物理光学 ?

　　在光学中研究光的本质及光在介质中传播时各种性质的学科。

　　34 .什么是生理光学 ?

　　生理光学是研究光照对人体生理，特别是对眼的作用和影响的学科。主要内容包括眼的视觉、色觉和幻觉等。视觉研究人眼视网膜各部分因光照引起的生理作用，以及双眼对实物的成像感觉。色觉研究入眼视网膜神经对各种颜色的生理作用以及色盲现象等。幻觉研究人跟对实物的错觉。

　　35 .什么是“颜色” ?

　　所谓颜色，呈不同波长的可见光对人眼引起不同颜色的感觉。这是人眼视觉的基本特征之一：人眼的颜色感觉大致如下：

　　红： 770-622nm ; 橙： 622-597nm ;

　　黄： 597-577nm ; 绿; 577-492nm ;

　　蓝 - 靛： 492-455mn ;紫： 455-390nm

　　各色之间是连续不断地进行变化。

　　36 .什么是互为补色?

　　假如两种色光 ( 单色光或复色光 ) 以适当地比例混合而能产生白色感觉时，则这两种颜色就称为“互为补色”。例如，波长为 656mn 的红色光和 492nm 的青色光为互为补色光;又如，品红与绿、黄与蓝、亦即三原色中任—种原色对其余两种的混合色光都互为补色。补色相减 ( 如颜料配色时。将两种补色颜料涂在白纸的同一点上 ) 时，就成为黑色。补色并列时，会引起强烈对比的色觉，会感到红的更红、绿的更绿。如将补色的饱和度减弱，即能趋向调和。

　　非发光物体的颜色 ( 如颜料 ) ，主要取决于它对外来光线的吸收和反射，所以该物的颜色与照射光有关。一般把物体在白昼光照射下所呈现的颜色称为该物体的颜色。如果将白昼光照射在黄蓝两种颜色混合后的表面时.因黄颜料能反射白光中的红、橙、黄和绿四种色光，而蓝色光能吸收其中的红、橙和黄三种色光，结果使混合颜料显示绿色。这种颜色的混合与色光的加色混合不同，

　　称为减色混合。能把白光完全反射的物体叫白体;能完全吸收照射光的物体叫黑体 ( 绝对黑体 ) 。

　　37 .什么是视野 ?

　　“视野”又称“视场”。当眼固定注视一点时 ( 或通过仪器 ) 所能看见的空间范围，，双眼视野大于单眼视野：对各种颜色的视野人小也不同，绿色视野最小，红色较大，蓝色更大，白色最大。这主要是山于感受不同波长光线的锥体细胞比较集中十;视网膜小心所致。

　　38 .何谓焦点、实焦点、虚焦点?

　　平行光束经透镜折射或曲面镜反射后的交点，此交点有实焦点和虚焦点之分 。经凸透镜 ( 或凹面镜 ) 折射 ( 或反射 ) 的各折射 ( 或反射 ) 的各折射线 ( 或反射线 ) 会聚的点，该点叫“实焦点”，是实际光线的会聚点。经凹透镜 ( 或经凸镜 ) 折射 ( 或反射 ) 后的折射线 ( 或反射线 ) 发散而不能会聚于一点，但反方向的延长线却可会聚于一点，该点叫“虚焦点”。位于主轴上的焦点称为主焦点。

　　39 .什么叫放大率 ?

　　放大率有两种，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 ( 适用于照像机、投影仪等光学仪器 ) ;用助视光学仪器观察物体时，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。望远镜的角放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比。凸透镜用作放大镜时的角放大率约等于明视距离 ( 约为 25cm) 与焦距之比。例如，一个放大镜的焦距为 10cm ，其角放大率为 2.5 倍，通常写作 2.5x 。显微镜的角放大率等于物镜的线放大率与目镜的角放大率的乘积，在显微镜的物镜和目镜上分别刻有 40x( 物镜线放大率 ) 、 l0x( 目镜角放大率 ) 等字样。用不同倍数的物镜与目镜组合，就可使显微镜得到大小不等的角放大率。

　　40 .何谓视角 ?

　　从物体两端引出的两条光线在眼的结点 ( 即光心 ) 交叉而成的夹角。物体愈小或距眼愈远，视角就愈小，在视网膜上所成的像也愈小。把用肉眼所能分辨的最小视角作为衡量视力的标准。正常视力能看清的最小物体所形成的夹角为 1 '.称为一分视角。

　　41 .何为主轴?

　　主轴亦称“光轴”，是“主光轴”的简称：在光具组中具有对称性的直径。如球镜的主轴是通过镜面中心与镜面垂直的直线。透镜或光轴光具组的主轴是各透镜面中心的连线。

　　42 .什么叫双折射现象 ?

　　所谓双折射是当一束光线射人某种透明体后，光沿着不同方向折射变为二束光的现象。它们都是线偏振光，振动方向互相垂直。在石英、方解石等单光轴晶体中，一条叫“寻常光线”，另一条叫“非常光线”。寻常光线的传播速度与折射方向无关;非常光线的传播速度则随折射方向而变。因此通过该种晶体看物体时，一般会发现两个像。对云母、黄玉等双光轴晶体则比较复杂，两折射 光线的传播速度与折射方向有关，所以均为非常光线。双折射现象的发生均是由于晶体的光学各向异性所致。但各向同性物质可通过外界作用 ( 如：加电场、磁场和外力等 ) 获得这种各向异性发生双折射。

　　43 .什么叫散射现象 ?

　　当光束在某种介质中传播时，部分光线偏离原方向而分散传播的现象叫散射现象。 产生原因是由于介质中存在有其他物质的微粒或小于介质本身密度不均匀所致。

　　44 .什么叫偏振光?

　　光是电磁波，是横波 如果在垂直于光波前进方向的平面内，光振动限于某一固定方向，则这种光称为“线偏振光”或“平面偏振光”。由普通光源直接发出的光线是由无数各方向偏振的线偏振光的大规则集合，所以直接观察时不能发现某一方向的偏振光强干另方向的现象，这种光为自然光 如果偏振光与自然光混合时，就组成了部分偏振光。

　　45 .什么叫偏振片 ?

　　可以使天然光变成偏振光的光学元件叫偏振片。人造偏振片有多种，其中一种的制定方法是将具有网状结构的聚乙烯醇高分子化合物薄膜作为片基，把它浸入碘液中，再经过硼酸水溶液还原稳定后，再把它定向拉伸 4-5 倍，使大分子定向排列。即经拉伸后，使高分子材料由网状结构变成线状结构，碘分子则整齐地被吸附在该薄膜上而具有起偏或检偏性能，这种偏振片称为 H-- 偏振片。偏振高，可达 99.5 %，适用于整个可见光范围。其应用范围广;缺点是强度差，不能受潮，易退偏振等。

　　46 .什么叫自然光?

　　自然光也叫天然光。一般指由光源直接发出的光。该名称是相对于偏振光而言的：白然光是由无数线偏振光集合而成的，所以不显示偏振现象。

　　47 .什么叫单色光和复色光?

　　只有个频率或波 K 的光叫做单色光，单色光都有一频率范围，实际上一个频率范围很小的光就叫以认为是单色光：若光线包括多种波长或多种频率的光就叫复色光，如阳光、弧光等均为复色光。

　　48 .几个常用的光学概念是什么?

　　光强——即发光强度，表示光源在一定方向范围内发出可见光辐射的强弱程度，国际单位为(坎德拉) (cd) 。

　　光通量——亦称”光流”;人眼所能感觉的辐射能量，它等于单位时间内每—·波段的辐射能量和该波段相刘视见率的乘积，因人眼对不同波长的光的相对视见率不同，所以不同波长的光的辐不计相对视见率的辐射通量单位为瓦特。

　　照度——指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为勒 [ 克斯 ](1x) ，即 1m / m2 。 1 勒 [ 克斯 ) 等于 1 流 [ 明 ) 的光通量均匀分布于 1m2 面积上的光照度。照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。

　　照度的均匀度——指工作面上最小照度与平均照度之比。当照度的均匀度下降时，易引起视疲劳。

　　对比度——指所看物体的亮度与相邻背景的亮度差别程度。对比度越大，能见度就越高，物体就越易识别。照度增大，能见度也增大，但照度增大到一定值时，能见度不再增加，这时照度称为最佳照度。物体的颜色也影响能见度。

　　眩光——所谓眩光是指在视野中某—局部地方出现过高的亮度或前后发生过大的亮度变化。眩光是引起视觉疲劳的重要原因之一。

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