人眼對物、像的光學(xué)感覺

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(xué)的角度人眼如何對外界物體進(jìn)行感知呢？

原來，人眼是一個(gè)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，如果外界“物體”的光線進(jìn)入人眼時(shí)就會在視膜上（相當(dāng)于“屏）形成一個(gè)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(shí)物及它們的像。

實(shí)物又可分為發(fā)光體和不發(fā)光體。發(fā)光體發(fā)出的光線有一部分進(jìn)入人眼時(shí)，人便會感到發(fā)光體的存在。不發(fā)光體雖然不能自行發(fā)光，但卻可以反射周圍的光線。人能從各個(gè)方向看到不發(fā)光的物體，正是因?yàn)樗蚋鱾€(gè)方向都反射了光線并有一部分進(jìn)入人的眼中。

像分實(shí)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(dá)平面鏡后發(fā)生反射，反射光的反向延長線相交成像，因不是光線實(shí)際匯聚而成，我們稱之為虛像。若人眼在A處：因?yàn)橛杏上瘛鞍l(fā)出”之實(shí)際光線到達(dá)，故可看到像。若人眼在B、C處：因?yàn)闆]有由像“發(fā)出”之光線到達(dá)，故看不見像。

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如圖2所示，從物發(fā)出的光線經(jīng)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(shí)際光線發(fā)出，但到達(dá)A處的光線與由虛像位置發(fā)出實(shí)際光線到達(dá)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(dá)的實(shí)際光線乃由物發(fā)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(xué)們可自行畫圖研究。

人眼看實(shí)像的情況如何呢？

如圖3所示，由物發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡折射后成一倒立的像，因是光線實(shí)際匯聚，我們稱為實(shí)像。人眼在A處：因有由像發(fā)出之實(shí)際光線到達(dá)，故可看到像。人眼在B、C處：無由像發(fā)出之光線到達(dá)，故不見像。人眼在D處：到達(dá)的光線并非由像發(fā)出，故看不見像。

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如果這時(shí)在像的位置放一光屏，則面對光屏?xí)r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(shí)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(nèi)，可通過平面鏡看到前面的實(shí)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(jìn)入人眼。

（2）如果位置合適，人眼可以直接看到物、實(shí)像、虛像，也能從光屏上看到實(shí)像，但不能用光屏看到虛像。

（3）物、實(shí)像、虛像，只要其實(shí)際光線能到達(dá)眼睛就可以被看見，其知覺都是相同的。

（4）人眼看物時(shí)能確定物的位置，但人眼看像時(shí)卻不一定能判斷出與像對應(yīng)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(xué)儀器) 觀察時(shí)仍“存在”于空間中，而是只有觀察者去觀察或者用光學(xué)儀器去接收時(shí)才能產(chǎn)生如同“實(shí)物存在”的“感覺”，因此我們可以說“像就是類似實(shí)物存在的光學(xué)感覺”。