2.1.1 光学过程

人的眼睛是人类视觉系统的重要组成部分，是实现光学过程的物理基础。眼睛是一个平均直径约为20mm的球体，其中，晶状体（lens）对应于照相机的镜头，晶状体前的瞳孔（pupil）对应于照相机的光圈，视网膜（retina）对应于照相机的胶片，是含有光感受器和神经组织网络的薄膜。人眼球的断面图如图2-2所示。

例2.1 物体在视网膜上成像尺寸的计算。

解：光学系统的光路图原理如图2-3所示，据此可以很容易地计算出物体在视网膜上成像尺寸的大小。

图2-2 人眼球的断面图

图2-3 光学系统的光路图原理

由几何学原理可知式（2-1）成立：

式中，h为物体的高度；l为物体距离观察者的距离；L为晶状体聚焦中心和视网膜间的距离；x为物体在视网膜上的成像尺寸。

由眼睛晶状体的生物学特性可知，晶状体的屈光能力从最小变到最大时，晶状体聚焦中心和视网膜间的距离从约17mm变为约14mm，故L的取值范围为

当眼睛聚焦在一个3m以外的物体时，晶状体具有最小的屈光能力，即晶状体聚焦中心和视网膜间的距离L约为17mm；当眼睛聚焦在一个3m以内的物体时，晶状体具有最大的屈光能力，即晶状体聚焦中心和视网膜间的距离L约为14mm。

如果观察者看一个相距50m、高10m的柱状物体，则物体在视网膜上的成像尺寸为

如果观察者看一个相距2m、高1m的柱状物体，则物体在视网膜上的成像尺寸为