大家看看我周六用照相机记录的一个实验现象。 图1 大家一看图1就会立刻明白,这个实验使用的是综合验光仪上的近用检测杆。近用检测杆一段为一个投射平面。投射平面前有一个+20D的正透镜。请注意图1中b图是图1中a图的局部。其中投射平面上有一个小蓝点,这个点是用圆珠笔点上去的,直径为1mm。而图1中的C图中有一个正立的箭头。这个实验是这样的。我们先将画有正立箭头的投射平面分别放置于正透镜焦点以外和焦点以内的位置。此时观察箭头的成像状态。很显然,当投射平面位于正透镜焦点以内时,箭头为一个正立的放大的像,如图1中d中通过透镜的成像为正立的像,这是实际拍摄是的情况。而像的大小与平面到透镜的距离有关,距离越小,像越小。而当平面在正透镜焦点以外的时候,则为一个倒立的像,如图1中的e为实际拍摄的焦点为平面的成像。此时的像可能为放大也可能为缩小,还是与平面到正透镜的距离有关。这个可以参照光学成像原理来解释这个问题。但是,请注意,如果完全按照光学原理平行光线入射来考虑这个问题,则人眼无论在那个位置上看,像的特性和影动都不会发生改变。正立的像就是正立的,倒立的像就是倒立的。
图2 大家加下来看图2。实际上如果在理想光学系统状态下考虑系统成像时。平行光线入射系统后在焦平面a上聚焦成焦点。根据反射定律可知,光线会经过反射角反射后在右系统出射,出射后的光线依然为平行光线。而且,在任何一个与焦平面平行的平面上反射后,都是以平行光线出射系统。因此,按照光学理论和光路来看。在这样的状态下,观察眼无论在那个位置观察透镜后的像时,都是接收到来自系统出射的平行光线,因此像的特性是不会改变的。那么,实际情况是不是就是这样呢?实际情况恰恰相反。原因是自然界中的光线实际上是来自各个方向,有些直接来自与光源,而有些来自与各种物体的反射和透射。及时是平行光线经过物体反射和折射面后,由于界面并不是理想的光滑界面,因此光线会向不同方向反射或透射。当光线出射系统后,既有平行光线,也有会聚光线和散射光线。所以,观察眼无论在什么距离上观察同一个像,其接收到的光线就不一定是平行光线,也不一定就是会聚或发散光线。 如果观察眼与像共轭时,共轭点不同,则观察眼看到同一个像的特性就会发生改变。见下图。
图3 见图3,图中h和h′是一对共轭点。f和f′也是一对共轭点。h发出的光线用红色线条表示,而f发出的光线用蓝色线条表示。a为体统的像放主焦点所在的焦平面。很显然,b在焦点以内,而c和d都在焦点以外。假设人工近视的视网膜平面在c处。则发自h点的光线应该在共轭点所在的平面内会聚成焦点,且d平面内的像无任何运动。而b、a、c平面内的影像都会为顺动状态。但是,当光线自f点发出时,则光线经过系统后在f′所在的平面c内会聚成像点,则该平面内无影动。而光线在进入d平面前已经会聚,使得d平面内的影动变为逆动状态。而a和b平面内依然为顺动。因此,当共轭点改变时,由于会聚点的位置改变,导致了成像和影动关系的改变。因此,观察眼到目标之间有一个光学系统存在时,观察眼到目标的距离会导致像的特性和运动发生改变。 |