文章：光学仪器 人眼
眼睛的组成部分
角膜是覆盖在眼球前部的一层透明、坚硬的薄膜。角膜能够折射进入眼球的光束。
瞳孔是眼睛的黑色部分。由于瞳孔是黑色的，因此几乎吸收所有的光线。瞳孔是一个小孔，光线通过它进入眼睛。瞳孔直径越大，进入眼睛的光线就越多；瞳孔直径越小，进入眼睛的光线就越少。
虹膜控制着瞳孔的大小。当周围环境光线很强时，虹膜会缩小瞳孔；相反，当周围环境光线较暗时，虹膜会放大瞳孔，使更多光线进入眼睛。如果你观察过猫眼睛在白天和夜晚的变化，就能很容易地理解虹膜的功能。
睫状肌的功能是改变眼球晶状体的曲率。晶状体的变化会影响其焦距。当眼睛观察远处物体时，睫状肌会放松，导致晶状体曲率半径增大，焦距也随之增大。
当眼睛观察近距离物体时，睫状肌收缩，使晶状体的曲率半径减小，焦距也随之减小。因此，睫状肌的间接功能是控制眼球晶状体的焦距，从而使眼睛能够正确聚焦物体的图像。目镜焦距的这种变化称为眼睛的调节。
眼球晶状体是会聚透镜、凸透镜或正透镜。虽然角膜对光线的折射作用更强，但眼球晶状体也能折射并聚焦光束，使图像清晰地形成在视网膜上。图像必须形成在视网膜上，才能使物体清晰可见。视网膜的功能是将光波转换成电信号，然后这些电信号通过视神经传递到大脑。
正常眼睛的调节
眼睛调节是指眼球晶状体的焦距 (f) 根据物体与眼睛的距离进行调整，以使图像能够聚焦在视网膜上。眼球晶状体的焦距是指晶状体到焦点 (F) 的距离。当眼睛进行调节时，晶状体的曲率会发生变化，导致目镜的曲率半径发生变化，从而也改变了眼球晶状体的焦距。
当眼睛观察远处的物体时，睫状肌放松，使晶状体变平，从而增大晶状体的曲率半径和焦距。远点是眼睛能够聚焦的最远距离，正常情况下，眼睛的远点是无穷远。当睫状肌放松，晶状体的焦距变长，能够聚焦远处的物体时，眼睛处于最小调节状态。
当眼睛观察近距离物体时，睫状肌收缩，使晶状体曲率增大，从而减小晶状体的曲率半径和焦距。眼睛能够聚焦的最近物体距离称为近点。普通人的近点约为25厘米。当睫状肌收缩，使晶状体的焦距缩短，从而能够聚焦于近点（25厘米）处的物体时，眼睛处于最大调节状态。
图像的形成
远点
如果物体是无限大的，眼球晶状体会逐渐变平，直到晶状体的焦距 (f) 等于像距 (di)。像距是指晶状体到光束经眼睛折射后相交点的距离。光线相交的点与视网膜重合。因此可以得出结论，当眼睛观察无限大的物体时，眼球晶状体的曲率会逐渐变平，直到晶状体的焦距 (f) 等于晶状体到视网膜的距离。光束必须在视网膜上相交，才能将光信号转换成视网膜上的电信号。
以下数学证明解释了为什么当物体位于无穷远处时，透镜的焦距 (f) 等于像距 (di)。焦距 (f)、物距 (do) 和像距 (di) 之间的关系可以用以下公式表示。
1/f = 1/do + 1/di —– 公式 1
眼睛的晶状体是会聚透镜。因此，焦距 (f) 为正值。物距 (do) 为无穷远，所以在公式 1 中用无穷大符号代替物距 (do)。
1/f = 1/~ + 1/di
1/f = 0 + 1/di
1/f = 1/di
di = f —– 公式 2
公式 2 表明，对于会聚透镜，如果物体位于无穷远处，则焦距 (f) 等于像距 (di)。
近点
如果物体离眼睛很近怎么办？前面解释过，正常眼睛的近点，也就是能被正常眼睛正确聚焦的最近物体的距离，是25厘米。因此，眼睛晶状体的焦距（f）必须小于物距（do）25厘米。眼睛晶状体的焦距必须小于25厘米的距离，才能形成实像。眼睛晶状体是凸透镜，可以形成虚像和实像。当焦距（f）小于物距（do）时，凸透镜会形成实像。这在凸透镜成像的章节中已经讨论过了。
估算眼球晶状体系统的焦距（f）：
正常人眼的近点距离为25厘米，因此最近物体的距离（s）为25厘米。角膜到视网膜的距离约为2.5厘米。当光束照射到视网膜上时，图像清晰，此时角膜到视网膜的距离即为像距（di）。因此，像距（in）为2.5厘米。
1/f = 1/do + 1/di
1/f = 1/25 + 1/2.5 = 1/25 + 10/25 = 11/25
f = 25/11
f = 2.27 厘米
根据以上计算结果，可以得出结论：焦距 (f) 小于像距 (di)。像距 (di) 与焦距 (f) 之差为 2.5 cm – 2.27 cm = 0.23 cm。角膜-晶状体系统的焦点位于像或视网膜左侧 0.23 cm 处。
角膜-晶状体系统是一个凸透镜，因此即使图像是实像但倒立的，也能在视网膜上形成图像。尽管视网膜上的图像是倒立的，但大脑的神经会将其转正。
