光学与视光学基础
第一节物理光学大纲要求：
以下内容要求
(1)光的本质和光的传播
()干涉
(3)衍射
(4)偏振
(5)照明
光的本质和光的传播
1.光的波粒二象性
(1)光的波动性:光波在运动时，没有任何物质随光波的传播而移动，仅有光波各点上的电场随着光波的传播，发生从增强到减弱或从减弱到增强的变化，而且电场总是与光波方向相垂直。
()光的光子理论:当光和物质相互作用时,表现为可被发射或被吸收的独立能量粒子，即光子。
.散射
(1)定义:不甚均匀的介质中的微粒或杂质能使光東产生散射，由微粒(例如大气中的分子)所致的散射称为Rayleigh散射。散射主要决定于波长,短波长的散射较强。
()特性:眼内组织可发生散射现象，比如角膜基质水肿引起角膜雾浊、早期白内障的出现、前房闪辉现象等。
3.反射
(1)定义:当一束光线投射到均匀透明介质的光滑分界面上时，将有部分光线在分界面上反射回到原来的介质中,称为反射。
()全反射:当光线以某个角度从高折射率的介质入射时，可发生全反射现象，即光线在高折射率介质内的内反射。导光纤维的光传播原理就是光线在光纤内面的全反射。
4.光的传播任何发光的物体都可称为光源，自点状光源发出的光，可用以点状光源为中心的同心球面表示它的波阵面。光的传播以直线表示，称为光线。相邻许多光线的集合称为光束。
(1)发散光束。
()集合光束。
(3)平行光束。
干涉
1.来自同一光源的两列光波相遇时会发生干涉现象。两列波在空间任一点所产生的振动移位方向相同，则于接收屏幕上出现明暗相间的条纹,称为光的干涉。单色光，即狭谱光带是产生干涉的最佳条件，但在适当条件下白色光也能发生干涉。
.相干性是两光東产生干沙能力的度量，
(1)空间相干性;指一光波在同一时间不同的两部分产生干涉的能力。
()时间相干性:指不同时刻两波阵面产生干涉的能力。
衍射
1.定义当光波的运动遇到障碍物,它将偏离直线传播,例如遇圆孔或其他不规则介质时会发生衍射。衍射是光通过细裂隙或小孔时,子波向各方向传播及各子波互相干涉的结果。衍射使光波的运动方向改变，波长越短，方向改变越少。
.特性
(1)衍射很少单独发生，常伴随干涉和折射现象。
()对于正视眼，当瞳孔直径小于.5mm时，衍射会影响视力。来自远处点光源的光线在视网膜上形成环形朦环，即Airy斑。中央斑的直径随瞳孔的直径变小而增大。
(3)长波长的光线(红光)比短波长的光线(蓝光)衍射性强,因此其衍射的Airy斑直径也较大。
(4)光学仪器的最佳分辨率受衍射现象的限制,其最小可分辨距离约等于Airy斑的半径，因此一个光学部件有一个极限的完善程度。
偏振
1.定义光是一种电磁波,是由与传播方向垂直的电场和磁场交替转换的振动形成的，这种振动方向与传播方向垂直的波称之为横波。横波有一个特性，就是它的振动是有极性的。在与传播方向垂直的平面上，它可以向任一方向振动，把光波电场振动方向作为光波振动方向。如果一束光线都在同一方向上振动，就称偏振光(完全偏振光)。
.致偏振方法反射、二向色性双折射晶体、聚乙烯醇偏振片。
照明
1.光强度每一单位立体角内的光流量表示光源的发光强度,单位是坎德拉(candela)。
.照度光投射到单位面积上的流量,单位是勒克斯(lux)。
3.亮度被光照射物体的亮度，不但和照度有关,还和物体表面反射性能和光的投射方向有关。亮度是眼对物体表面明暗感觉的依据,单位有朗伯、尼特等。
4.视网膜照度光进人眼内到视网膜，视网膜上被照明区的照度，不但和外界物的亮度有关，而且和瞳孔的大小有关。
第二节几何光学大纲要求：
以下内容要求
(1)基本概念
()透镜及反射镜成像
(3)棱镜和眼科棱镜
(4)像差
基本概念
1.三大定律光的直线传播定律、反射定律和折射定律。
.几何光学符号规则。
3.折射率某一媒质的绝对折射率是指光线从真空折射入此媒质时的比值,用n表示，对某特定媒质n是个恒量。
4.像的形成在光束的通路上对称地放置透镜或反射镜，将光汇聚或发散,结果形成像。对应物点和像点称为共轭点。
透镜及反射镜成像
1.球面透镜成像由两个球面所构成的光学元件其中一个面可以是平的。球面透镜成像类似于单-球面折射成像。当透镜所成的实像被另一个透镜中途微断，则该实像成为第二个透镜的虚物。
.圆柱面透镜成像Sturm光锥成像,束圆柱形平行光束,经散光透镜折射后,形成两条互相垂直的焦线，两焦线之间某处光束为圆形，称最小弥散圆。
3.平面镜成像共轭的物点和像点常位于垂直于镜面的共同法线上，它们处于相反侧，且距离镜面为等同距离，物像虚实相反，成像恒为直立与物等大。
4.球面镜成像分隔两媒质的界面为能反射光线的球面称为球面镜，利用反射的原理成像，分为凹球面镜及凸球面镜。
棱镜和眼科棱镜
1.定义棱镜是简单的楔形的折射光学器件，切面的三角形有一个顶角和两个底角,光线经过棱镜两面的折射向底方向偏离，,然而通过棱镜所见到的物体向棱镜尖偏离。
.相关名词或单位
(1)偏向角:棱镜所致的总偏向角等于棱镜两面产生的偏向角之和。经过棱镜后的折射方向总是偏向棱镜的底部。
()棱镜度:光线通过棱镜后产生的方向偏转量，距离棱镜cm处光线偏折的厘米数即为棱镜度,单位以棱镜度表示。
(3)棱镜的像移:棱镜使进人棱镜的所有光线偏向棱镜的底，且像移也移向棱镜的底部。反之，通过棱镜观察物体时，物体的像为虚像，并且向棱镜的尖移位。
(4)透镜的棱镜效应:球面透镜表面的每一点均有棱镜度，此棱镜将光线偏向光轴(正透镜)或将其背离光轴(负透镜)。透镜的光心处棱镜为零,随着移开光心越远则棱镜度越大。棱镜的量与透镜的屈光度成正比,也与该点离光心的量成正比。
(5)棱镜的矢量合成:不同方向棱镜的偏移度可用直线矢量的合成求得。旋转棱镜(Risley棱镜)由两片棱镜度数相等但旋转方向相反的棱镜叠合而成，从零到两个棱镜度总和值之间可变。
(6)棱镜的像差:色散、非对称性放大率和视场弯曲。
3.眼科棱镜
(1)定义:顶角较小的棱镜，通常小于0°，常用于矫正小度数的斜视。
()眼科常用棱镜
1)旋转棱镜:由两个相同折射力的棱镜构成，通过控制螺旋使两棱镜以相等角度作相反方向旋转，合成不同的棱镜效果，又称Risley棱镜。
)Fresnel:棱镜:由一系列缩小的习用棱镜紧密排列于平板上而构成，可以去除习用棱镜或透镜的非屈光部分，以减轻重量,增大口径。
像差
在几何光学中,其光路中的光线仅限于近轴光线，光线与光轴呈很小的夹角，或者以近光心处人射到透镜上，但对于以大的角度人射的光线或远离光心而人射到透镜的光线，就要考虑像差的存在。
1.球差球镜不能将所有的平行于光轴的光线都聚焦在同一个焦点上，镜片周边部的光线被折射的程度要大于近轴部分光线的折射,通过透镜的所有光线不可能有一个清晰的像点，而且当透镜的孔径增大时,其平均焦点要向镜片方向移动。由透镜孔径增大所致的像差称为球差。
.彗差物体离轴时产生的球差。由点光源所成的像不是一个朦胧环，而是呈普星形，对于眼没有多大意义，因为离轴的像位于视网膜周边部。
3.场曲一个平面物体经过一个球面透镜后结成的像呈弧形，即使光系没有其他像差，平面物体经其折射后也成为弯曲的像。
4.畸变畸变仅涉及像的形状而不涉及结焦的清晰度，由于透镜周边的聚散度大于中央,不同区城具有不同的放大率，导致像的畸变。
5.色像差透镜的折射使白光被分成各波长的光，波长越短其焦点越靠近透镜。
第三节屈光学大纲要求：
以下内容要求
(1)屈光系统组成
()模型眼与简约眼
(3)屈光度的概念与换算
(4)正视眼的概念
(5)视力和对比敏感度
屈光系统组成
1.角膜前表面曲率半径约为7.7mm,后表面曲率半径约为6.8mm,角膜组织的折射率为1.,其屈光力约为总眼球的/3.
.房水充满前房与后房,折射率1.。
3.虹膜和瞳孔调节进入眼内的光通量。瞳孔反应:直接对光反射、间接对光反射、伴随瞳孔收缩的近反射。
4.晶状体晶状体前表面屈光力约为+10.00D,后表面屈光力约为+6.00D,折射率为1..晶状体可以通过改变眼球表面曲率而达到改变屈光力的能力，称为调节力。
5.玻璃体充满玻璃体腔内,折射率为1.。
6.枧网膜外界物体成像在视网膜上,其黄斑中心凹为视觉最敏锐部位。
模型眼和简约眼
1.模型眼将人眼球各屈光成分的平均光学参数，用光学模型来表达，称为模型眼。
.简约眼将眼球复杂的光学系统简化为单一界面称为简约眼。Emsley简约眼:折射球面的曲率半径为5.56mm,折射率为1.33眼轴长为.mm其屈光力为+60D.简约眼虽极简化,但保持眼球基本光学性质,用以理解视网膜成像过程。
屈光度的概念和换算
1.屈光度眼或镜片屈光力大小的单位为用光度。屈光度是以焦距(单位为m)的倒数来表示。会聚透镜称为正透镜，在其屈光度前加“+”，发散透镜则相反。
.聚教度和距离效果以用光度为单位的镜片叠加可以直接相加:当眼前镜片移远或移近时,镜片产生距离效应。
正视眼概念
1临末标准当眼调节静止时，外界的平行光线(般认为来自Sm以外)经眼的屈光系统后恰好在视网膜黄班中心凹聚焦。
届光不正当眼调节静止时，外界的平行光线经联的思光系统后，不能在视阿膜黄天中心凹聚焦,不能产生清晰像,称为非正视或屈光不正。
3.远点和近点远点即眼处于非调节秋志时与视网膜发生共领关系的物空间物点的位置。近点即眼调节为最大时所能看清的眼前一点。正视眼的远点在眼前无限远处,近点在眼前某距离上。
视力和对比敏感度
1.视力眼睛能够分辨两物点间最小距离的能力,用视角来衡量，视角越小视力越好，常用视角的倒数来表达视力。视力表达的方式有:分数表达(Snellen视力表)、小数表达、最小分辨角最小分辨角的对数表达(LogMAR)、五分记录法。常用视力表:Snellen视力表、对数视力表、Bailey-Lovie视力表。
.对比敏感度从视觉敏感度的角度将影响物体识别的参数归结为两个:空间频率和对比度。空间频率就是单位视角所包含的线条数，对比度就是物体颜色亮度和该物体背景颜色亮度的关系。
第四节调节与集合大纲要求：
以下内容要求
(1)调节作用
()集合和发散作用
调节作用
1.定义眼球可根据注视物体的远近来调整屈光力,该屈光力的变化主要发生在晶状体。
.机制由于晶状体具有弹性,经典的Helmholtz理论认为在无调节时,睫状肌松弛，晶状体悬韧带紧张，晶状体囊被拉紧，晶状体形状相对变平;当发生调节时，睫状肌收缩，使悬韧带松弛,对晶状体囊的牵引力减少，晶状体内部的弹性使形状加厚,前囊变凸，屈光力增加。后囊的变化甚小。
3.基本概念
(1)远点:在眼处于非调节状态时，与视网膜发生共轭关系的物空间物点的位置，即眼球能清晰聚焦的最远点。近视的远点在眼前与无穷远之间的某距离上，远视的远点在眼后的某个位置。
()近点:在眼处于最大调节状态时,所能清晰聚焦的最近一点。
(3)调节范围:远点和近点之间的距离。
(4)调节幅度:将远点近点转换为屈光度,用近点的屈光度减去远点的屈光度得到调节幅度。调节幅度代表眼可产生的全部调节。Hofstetter最小调节幅度公式:调节幅度=15-0.5X年龄(岁)。
4.老视与调节老视的实质是眼调节能力的减退,年龄则是影响调节力的一个最主要的因素。经典的调节理论认为,随着年龄的增加晶状体密度逐渐增加，弹性逐渐下降，越来越僵硬。调节力下降到不足以舒适地完成近距离工作,便出现老视。
集合和发散作用
1.集合的定义当要看清近处物体时，眼不但要调节，且两眼的视轴也要转向被注视物体,这样才能使双眼物像落在视网膜黄班中心凹,经过视中枢合二为一,形成双眼单视，这种运动称为集合。
.集合近点物体慢慢移近,集合的程度也逐渐增加,最后集合达到极限时，两眼就放弃集合，向外转动。在放弃集合之前，两眼能保持集合的最近点，称为集合近点。
3.集合角集合强度计量单位，是以视轴和双眼间的中线相交之角表示，称为集合角。常用测量方法有两种:
(1)米角(MA)单位:若双眼注视Im处的物体，要用1.00D调节，视轴和双眼中线相交之角为1米角(1MA)。
()三棱镜单位:棱镜度(O)为角度单位,10相当于在lm处垂直距离为1cm的点所成的角度。米角和棱镜换算为棱镜度MAX瞳孔距离(mm)。
第五节正常双眼视大纲要求：
以下内容要求
(1)基本概念
()生理基础
(3)正常双眼运动机制
基本概念
1.双眼视觉是关于双眼的运动协调和它们各自对外界感觉一致性的视觉功能，将双眼所接收到的图像协同和融合为一个单-的感知。它包含三个重要的因素:眼的解剖位置,眼的运动系统和运动的协调，大脑接受信息的感觉系统和对应图像的融合。双眼视觉的存在一方面提供了更宽的视野范围，弥补了生理育点，同时也获得了更好的视力和深度觉、立体视觉。
.双眼单视的维持需要具备以下条件:
(1)双眼视觉知觉必须正常或接近正常,双眼物像大小差在5%以内。
()双眼能同时感知外界物体并同时成像在视网膜的对应点上，且无抑制。
(3)具有单眼注视力，使目标不会脱离黄斑中心凹。
(4)双眼眼球运动正常。
(5)具有一定的融合力和融合范围。
(6)视神经、视路和视中枢发育正常。
3.在临床上双眼视觉可分为3级，即同时视、融合和立体视。同时视指视中枢能同时感知双眼视网膜影像的刺激;融合是指大脑能综合来自两眼的相同物像,形成一个完整印象的能力;立体视是双眼视党的最高级功能，为双眼差异引起的深度知觉。立体视觉的锐度是由双眼差异角的最小可分辨阈决定的。视力号立体视觉相关，单眼视力的下降较双眼视力的对称性下降更易引起立体视的障碍。
生理基础
1.视网膜对应指在双眼视野内共同的注视方向上引起的两个视网膜对应成分。视网膜对应成分和主观注视方向是产生双眼视的基础。各视网膜成分皆有确定的注视方向(视觉空间定位方向)，双眼视网膜成分所特有共同注视方向的各点为视网膜对应点。以双眼中心凹为中心的视网膜各点皆具有共同注视方向,在视网膜上围绕中心凹形成一个位置相互对应的倒像。
.Panum融合区指一眼视网膜上的特定区域,其内任何一点与另一眼视网膜上特定点同时受到刺激时，可形成单一的融合性知觉。Panum融合区呈椭圆形,其水平方向比垂直方向大。黄斑的Panum融合区非常小，只有几分弧度，而周边视网膜可达几个棱镜度。
3.双眼单视界指能结像在视网膜对应成分上，固定距离的物点的定位。理论上双眼单视界曲线是双眼的结点和注视点构成的三角形外接圆。但从实践上双眼单视界不与几何学上的圆周形相符,略远或略近于双眼单视界的物体，只要程度不超过双眼融合范围，也可以产生双眼单视。
4.生理性复视位于双眼单视界内的物体刺激视网膜对应点，因而产生一个物像。不位于双眼单视界内的物体刺激视网膜非对应点,从而产生两个像,这就称为生理性复视。比注视点近的物体产生交叉性复视，比注视点远的物体产生同侧性复视。
正常双眼运动机制
1.扫视运动
(1)定义:骤发的急速眼位转动，能使视线快速对准目标。
()分类:随意性扫视运动、反射性扫视运动、自发注视性扫视运动。
(3)刺激物:视觉目标、听觉的、本体的想象性目标。所有以上刺激的方向都转移成头位
c-6.4,0-1.3,.8-16.3,7.L90.9,8.5c1.1-.6,1.7-5.4,1.7-8.4c0-1.-10-.-.-.S48.,61.8,48.,74c0,5.9,.3,11.,6,15. l-0.7,9.9c-.7-1.-5.8-1.9-9-1.9c-1.,0-.,10-.,.s10,.,.,.s.-10,.-.c0-6-.4-11.5-6.3-15.5 l0.6-9.8c.8,1.3,6,.1,9.3,.1c6.,0,11.9-.6,15.9-6.7l.9,16.5c-0.9,.4-1.4,5.1-1.4,7.8c0,1.,10,.,.,. c1.,0,.-9.9,.-.c0-6-.4-11.5-6.3-15.5l1.3-8.6c.6,1,5.4,1.6,8.3,1.6c1.,0,.-10,.-.S.7,7,.4,7z M4.6,.7c-7.8,0-14.1-6.3-14.1-14.1c0-7.8,6.3-14.1,14.1-14.1s14.1,6.3,14.1,14.1C38.7,.3,3.4,.7,4.6,.7zM70.4,88. c-7.8,0-14.1-6.3-14.1-14.1s6.3-14.1,14.1-14.1c7.8,0,14.,6.3,14.,14.1S78.,88.,70.4,88.zM,18c-7.8,0-14.1-6.3-14.1-14.1 s6.3-14.1,14.1-14.1s14.1,6.3,14.1,14.1S.8,18,,18zM.4,63.3c-7.8,0-14.1-6.3-14.1-14.1S.6,35,.4,35 s14.1,6.3,14.1,14.1S.,63.3,.4,63.3z"style="fill:#FFD8A3;">课后小练1.眼的屈光间质由()构成。
A.角膜、瞳孔、晶状体、玻璃体
B.角膜、房水、晶状体、玻璃体
C.瞳孔、晶状体、玻璃体
D.晶状体、玻璃体、视网膜
E.房水、晶状体、玻璃体
[解析]:眼的主要屈光间质为角膜和晶状体，房水和玻璃体也有一定的屈光指数，瞳孔主要是调节进入眼内的光线多少，而视网膜主要
是感光并传导神经冲动。
[答案]:B
.下面不属于眼的屈光系统的是()。
A.玻璃体
B.角膜
C.晶状体
D.房水
E.视网膜
[解析]:眼球主要有两部分，屈光传导系统和感光成像系统。屈光系统包括角膜、晶状体和玻璃体。感光成像系统是视网膜。另外房水
有一定的屈光指数，亦属屈光系统。
[答案]:E
3.当瞳孔直径小于.5mm时，会因以下哪种现象而影响视力?()
A.偏振
B.干涉
C.反射.
D.衍射
E.以上均会
[解析]:当孔径很小时会发生衍射现象。
[答案]:D
4.以下关于偏振光的描述，不正确的是()。
A.只有光的振动平面与偏振轴成直角时，偏振光镜片才能使偏振光通过
B.一束光都在同一方向上振动
C.通过偏振光镜片可以滤除大部分乱反射光
D.可通过光的反射、双折射晶体等产生
E.光的振动乎面与偏振轴相交角度大于0°而小于90°，会有部分偏振光通过
[解析]:只有光的振动平面与偏振轴平行时，偏振光镜片才能使偏振光通过;相垂直则偏振光完全不能通过;如果相交的角度大于0°而
小于90°，则会有部分偏振光通过。
[答案]:A
5.外界物体经过屈光系统成像于视网膜上，其性质是()。
A.倒立、放大
B.正立、缩小
C.倒立、缩小
D.正立、放大
E倒立、等大
[解析]:外界物体在视网膜所成的像是实像，其性质为倒立、缩小的。
[答案]:C
6.一名近视患者的右眼屈光度为一3.00D，则该眼的远点为()。
A.1m
B.3m
C.30cm
D.33cm
E.无穷远
[解析]:近视患者远点近移，其远点为1/3=0.33m。
[答案]:D
7.扫视运动的特点不包括()。
A.想象性目标也可以引发
B.速度快
C.启动快
D.持续久
E.听觉目标可以引起
[解析]:扫视运动是急骤发生的快速的眼球运动，跟随运动才是持久的。
[答案]:D
8.眼球所有的屈光界面，屈光力相对大的是()。
A.泪膜
B.角膜
C.晶状体
D.瞳孔
E.玻璃体
[答案]:B
9.验光师主觉验光时“加雾视镜"的目的为()。
A.减少近视
B.减少远视
C.减少散光
D.放松调节
E.减少调节幅度
[解析]:主觉验光时加雾视镜”的目的是放松调节。
[答案]:D
10.当眼处于最大调节时，所能清晰聚焦的点称为()。
A.远点
B.调节范围
C.近点
D.调节幅度
E.集合近点
[解析]:眼处于最大调节时，所能清晰聚焦的点称为近点。
[答案]:C
11.关于调节，以下哪项是错误的?()
A.两眼调节大致相同
B.在无调节刺激时，调节可放松到零
C.调节随着年龄增大而减少，到55~65岁时，调节为零.
D.调节过度往往产生夜间近视
E.老视者调节缺乏
[解析]:调节指眼球可根据注视物体的远近来调整屈光力，该屈光力的变化主要发生在晶状体。在无调节刺激时，调节并不能放松到零。
[答案]:B
1.一个人在日常屈光状态下所拥有的视力称为()。
A.矫正视力
B.视力
C.日常生活视力
D.远视力
E.近视力
[解析]:日常生活视力是指一个人在日常屈光状态下所拥有的视力。如一个人配了眼镜，但他在日常生活中大部分时间并不戴用，我们
就以他的裸眼视力作为他的日常生活视力。
[答案]:C
往期回顾：
眼球的解剖和生理（纤维膜、葡萄膜）
眼球的解剖和生理（视网膜）
眼球的解剖和生理（眼球内容、眼球的血液循环、视觉生理）眼附属器的解剖和生理（眼睑、结膜、泪器）眼附属器的解剖和生理（眼外肌、眼眶及其相邻结构）视路和瞳孔路的解剖与生理(视路、瞳孔反射路和近反射)眼胚胎学（眼的组织胚胎来源、胚眼的形成、视网膜发育、视神经发育、葡萄膜发育、晶状体发育、玻璃体与晶状体悬韧带发育、角膜和巩膜发育、血管系统发育、眼附属器的发育）考前学习计划本周学习计划：
周二：视路和瞳孔路的解剖与生理（视路、瞳孔反射路和近反射）周四：眼胚胎学（眼组织的胚胎来源、胚眼的形成、视网膜发育、视神经发育、葡萄膜发育、晶状体发育、玻璃体与晶状体悬韧带发育、角膜和巩膜发育、血管系统发育、眼附属器的发育）
周六：光学与视光学基础（物理光学、几何光学、屈光学、调节与集合、正常双眼视）
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