转贴：眼视光领域中的几个值得重新认识的基础问题

藏镜人

rick是俺嘀老師...說沒教養(在台灣)感覺好像在罵人不妥當!

我所說的(沒營養)意思是說之前已經表述過了,不想再談!:{:4_141:}

新视界710

引用rick在268楼的发言：2.无穷远状态下的成像图像剛好會在焦點的位置,有點像你說的焦平面的意思.

既然rick承认这个观点是正确的，那么我们的传统理论就应该没有出问题啊。首先，传统理论讨论的就是调节松弛且静止状态下的光学焦点的位置，而此时的像正好与焦点所在的平面重合。
但是如果说焦点在视网膜前的状态则不然，此时讨论的是有限远时的状态，也就是物离像方焦点较近，此时物与主光轴的焦点和像方主光轴上的某点成为一对共轭点，物点发出的发散光线正好会聚于像方的共轭点上，该点与像正好处于同一平面。但是此时的物点却与主焦点不共轭，像方主焦点只与物方无穷远处的物点共轭。也就是说，此时像方主焦点上是不可能成清晰的影像。
不过在讨论屈光系统特性时，必须讨论平行光线入射的情况，此时为物点在物方无穷远处。

新视界710

与253楼的图有了一些小差别。我在物A与光轴相交的点1和像物A在像方的像A’与光轴的焦点1’增加了黄色的线。这黄色的线说明的是物方有限距离内光轴上一点1发出的光线经光学系统后会聚于像方的点1’。在这图中物平面内的点1与像平面内的点1’为一对共轭点。此时当物通过透镜成像在共轭点所在的像平面内时为一清晰的影像，否则为不清晰影像。
我们再看看目标A1和它的像A1’我们会发现一个问题，物A1距离明显远于物A，通过作图我们发现目标A1的像A1’的像距却小于物A的像A’的像距。因此，不难看出距离不同的物体反射出的光线经过同一光学系统后，物距大的像距就小。换言之当物离光学系统越远则像离光学主焦点越近，像平面与焦平面就越近。当目标距离无穷远时，像与焦点的位置就小到是一个微量，此时可以认为像平面和焦平面重合，像平面就是焦平面。
因此，我们在研究光学系统成像时，像的清晰与否取决于物的位置和光学系统的特性。物的位置来自远处则讨论成像清晰度是以平行光线入射为基础，我们可以认为主焦点与远处物与主光轴的焦点形成一对共轭点。此时，成像的像面与主焦点所在的焦平面重合，像面就是焦平面。人眼看远时的状态正是这种状态。也就是说人眼看远时光学系统的主焦点所在的焦平面位置正好在视网膜上。远处目标形成的像也正好在视网膜上。怎么可能焦点在视网膜前呢？
但是对于光学系统物方有限距离内的情况则不同，当物方焦点以外有限距离内（人眼看到东西目标一定在物方焦点以外）的目标成像时，物平面与主光轴的焦点一定会与像方光轴上的某点形成共轭点，物方主光轴上发出的发散光线经过光学系统后会聚于像方的共轭点上。这个像方的共轭点在光学系统主焦点后，此时主焦点不与目标点共轭，因此主焦点所在的像面不可能形成清晰影像。只有远处的物点与主焦点共轭，远处的无在这个主焦点所在的焦平面才能成一个清晰像。因此，讨论正是眼看远成像清晰度时或视光学中有关屈光状态定义时，以光学主焦点为依据讨论的有理有据，此时的光学系统主焦点一定在视网膜上，而远目标的成像也在视网膜上。
请大家注意，当物点和像点共轭，且向在像方共轭点在像平面内时，成像最清晰。讨论远目标时，光学主焦点和物点共轭，讨论近目标时则不同，光学主焦点并不与物点共轭。不共轭那儿来的清晰像呢？

rick

273 老顧

你的敘述是說明无穷远状态下的成像图像剛好會在焦點的位置這點沒有錯.

看你的說法是不是認為圖裡右方的 F1 焦點就是中心凹的位置? 所以你認為右方的像要在F1的位置才會清晰?

紫檀香薰

最需要看清的部位才会成像在中心凹，其他溢出的就只能有一个大概的轮廓。就像使用探照灯的道理，如果光芒普照就是浪费了。

新视界710

回rick可能我前面写的太罗嗦了，没有让你看懂。简单的说当物上与主光轴相交的点与像方主光轴向某点共轭时，共轭点所在地平面成像最清晰。这个点并不一定是主焦点，主要看物点是否与该店共轭。人眼在视远时的光学焦点正好是在视网膜上，远处物体的成像也在视网膜上。可是档目标在近处时，主焦点与目标物上的任意一点都不可能共轭，因此主焦点上的成像不可能为清晰的像，此时共轭点在视网膜后方，成像最清晰的位置在这共轭点所在地平面内，为了在视网膜上成一个清晰的影像，必须通过调节是的物点与视网膜上的像点共轭，是的像方的共轭点正好处于视网膜上，此时视网膜才能形成清晰的影响。而此时的主焦点的确是在视网膜前。但是相对于主焦点而言，它所在地平面只有无限远处的向才能成一个清晰的影像。

新视界710

因此，是否在F1的位置成像是否清楚关键要看物点的位置在哪里。

蓝南京

呵呵,看不出来有什么很不懂的问题.

紫檀香薰

仔细看了新视界277楼的发言，感觉新视界是这样理解的：只有完全聚焦的光线才能在视网膜成清晰的像，所以新视界一直认为清晰成像有且只有唯一，就是当焦点落在视网膜上的时候。
但事实上是不是这样呢？
    经过这段时间的讨论，尤其是受到shhb的启发，我有了一个认识，说出来跟大家探讨一下。
    人眼能看到清晰的物体，下限是其视角能被视细胞所分辨，上限是物像不超出中心凹的范围。所谓调节，就是通过调节聚焦的强弱来改变视网膜上物像的大小，使其恰好处于下限和上限的范围内。所以，清晰是相对的，并不是光线完全聚焦为一个点最好，而是被感光的视细胞越多，生物电流越强烈，所包含的信息也越丰富，当大脑认为接收到的信息足够了，也就是我们觉得看清楚了。说到这里，想到雷达接收天线的“锅底”不就是跟我们黄斑中心凹的原理一样的吗？“锅底”的形状，不但是最有利于接收的形状，而且与平面的“接收屏”相比，各点之间（电信号）的相位差可以减到最低。因此，视光学中引入焦平面、像平面等的提法，是脱离实际的，也是不科学的、容易引起误解的。
    再次感叹一下，我们以前由于通过简单的模型来学习视光知识，所以得到了一些机械、刻板的认识。也许解决大部分普通的视光问题还够用，但要想做更进一步的研究就会碰到障碍了。