人眼對物、像的光學感覺
2007-12-31 00:00:00李艷軍
物理教學探討 2007年24期
眼睛是心靈的窗戶，能擁有一雙明眸善睞的慧眼是很多人值得驕傲的事情。然而眼睛更重要的作用是幫助人們獲得外界的信息，這就需要眼睛對外界物體獲得感知。那么從物理學的角度人眼如何對外界物體進行感知呢？
原來，人眼是一個復雜的光學系統，相當于一個凸透鏡，如果外界“物體”的光線進入人眼時就會在視膜上（相當于“屏）形成一個倒立的像，人們就會感覺到外界“物體”的存在。
外界“物體”可以分為實物及它們的像。
實物又可分為發光體和不發光體。發光體發出的光線有一部分進入人眼時，人便會感到發光體的存在。不發光體雖然不能自行發光，但卻可以反射周圍的光線。人能從各個方向看到不發光的物體，正是因為它向各個方向都反射了光線并有一部分進入人的眼中。
像分實像和虛像。
下面我們從大家比較熟悉的平面鏡成像入手來分析一下人眼對虛像的感覺：
如圖1所示，從物射出的光線到達平面鏡后發生反射，反射光的反向延長線相交成像，因不是光線實際匯聚而成，我們稱之為虛像。若人眼在A處：因為有由像“發出”之實際光線到達，故可看到像。若人眼在B、C處：因為沒有由像“發出”之光線到達，故看不見像。
如圖2所示，從物發出的光線經凸透鏡折射后反向延長線也相交成虛像。人眼在A處：雖成像位置上并無實際光線發出，但到達A處的光線與由虛像位置發出實際光線到達A的情形完全一樣，故看到了像。人眼在B、C、D處：不見像（C處到達的實際光線乃由物發出，故可見物）
同樣的例子還有人眼看水中物體成的虛像，人眼看凸面鏡、凹面鏡、凹透鏡成的虛像。
同學們可自行畫圖研究。
人眼看實像的情況如何呢？
如圖3所示，由物發出的光經凸透鏡折射后成一倒立的像，因是光線實際匯聚，我們稱為實像。人眼在A處：因有由像發出之實際光線到達，故可看到像。人眼在B、C處：無由像發出之光線到達，故不見像。人眼在D處：到達的光線并非由像發出，故看不見像。
如果這時在像的位置放一光屏，則面對光屏時我們便能看到清晰的像。但光屏不在像的位置上則不能。
如果這時在像的后面放一平面鏡，如圖4所示，則面向平面鏡在∠AOB的范圍內，可通過平面鏡看到前面的實像所成的虛像。
從上面分析我們可以知道：
（1）要想在眼中有“物”，必須要有光線進入人眼。
（2）如果位置合適，人眼可以直接看到物、實像、虛像，也能從光屏上看到實像，但不能用光屏看到虛像。
（3）物、實像、虛像，只要其實際光線能到達眼睛就可以被看見，其知覺都是相同的。
（4）人眼看物時能確定物的位置，但人眼看像時卻不一定能判斷出與像對應的物的位置。
（5）“像”并不是如“成像示意圖”一樣在沒被視覺 (或光學儀器) 觀察時仍“存在”于空間中，而是只有觀察者去觀察或者用光學儀器去接收時才能產生如同“實物存在”的“感覺”，因此我們可以說“像就是類似實物存在的光學感覺”。
