人眼与星空( 二 )


初看起来 , 可通过减小瞳孔直径来提高眼睛的分辨率 , 因为缩小瞳孔也就缩小了眼睛像差在点源周围产生的光晕 。但是 , 对约1毫米以下的微小瞳孔直径 , 分辨率会受到衍射的限制 。(例如 , 1毫米孔径的极限分辨率约为2角分) 。因此 , 眼睛在瞳孔直径为2毫米~3毫米(这是瞳孔在白天的典型大小)的范围内功能最佳 。
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用望远镜进行目视观测时 , 有效的瞳孔直径取决于望远镜的“出射光瞳”和眼睛的“入射光瞳”中的较小者 。用小出瞳目镜是降低有效瞳径并抵消眼睛像差影响的好办法 。对于眼睛中度甚至高度散光而且观测时不喜欢戴眼镜的人 , 小出瞳也可能有所帮助 , 因为散光(或高阶像差)不同于近视和远视 , 不能简单地通过调整望远镜焦距就完全弥补 。
望远镜的出射光瞳大小可用望远镜物镜的直径除以放大倍率得出 。你可能会发现 , 对你的望远镜(和眼睛)而言 , 某种放大倍率能使你得到最清晰的图像 。例如 , 你的最佳瞳孔直径约为2毫米 , 望远镜的口径为200毫米 , 那么接近100倍的放大倍数可能效果最好 。用更低的放大倍率(也就是使用更大出瞳的目镜)进行观测时 , 你可能需要缩小出瞳——在备用目镜盖上开一个大小适当的孔 , 然后盖在目镜上 。孔径光阑最好放在出瞳平面上 , 其精确位置取决于目镜与眼睛之间的间距 。你也可以用孔罩缩小望远镜物镜本身的直径 , 这就需要制作一套与最常用的放大倍率相适应的不同直径的孔罩 。
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当然 , 视网膜的图像分辨率不是选择目镜时的唯一考虑要素 。在观测一个暗弱扩展源的精细结构时 , 观测目标的平均亮度和大小也开始起作用 。对于较大较亮的像 , 小反差结构也较容易发现 , 但明亮的像要求低放大倍率 , 而放大的像则要求高放大倍率 。你若想在不使像差模糊恶化同时 , 能够持续获得足够的亮度和放大倍率 , 那就必须折衷考虑 。对于这些情况 , 最佳瞳径大小与只考虑眼睛像差时的瞳径大小可能稍有不同 。
眼睛像差的自我补偿
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我们的视觉系统有自我补偿其局限性的方式 。有一种现象被称为Stiles-Crawford效应 , 即相对于入射到瞳孔中心的光线而言 , 对于入射到瞳孔边缘的光线 , 眼睛感受到的亮度会降低 。一般边缘光线受像差影响最大 , 但大多数感光细胞都对准瞳孔中心 , 从而降低了这种影响 。此外 , Pablo Artal(西班牙穆尔西亚大学)和David Williams(美国罗切斯特大学眼科中心)的研究团队最近进行了一项实验 , 结果发现还有另一种像差修正:当大脑简单地适应了特定的眼睛像差图样后 , 能部分消除像差引起的模糊 。
光学上有几种技术可以补偿眼睛像差 , 不过大多还处于实验室研究水平 。而且 , 研究人员正在研究正常的眼睛像差是否对视力其实有帮助 , 最近的研究表明 , 它们也许是眼睛防止色斑的一种防护机制 。如果是这样的话 , 像差就不能说完全是一种缺陷了 。