Angenommen, zwei Personen haben identische Augen (Größe), aber eine hat eine schwächere Linse als die andere. Um ein Objekt in einer bestimmten Entfernung richtig zu sehen, benötigt diese Person eine zweite Linse, um den Fokus zu erhalten. Diese Linse befindet sich normalerweise in einiger Entfernung vor dem Auge (nicht berührend). Wenn ich Ihre Frage richtig verstehe, fragen Sie, ob dies zu einem Bild auf der Netzhaut führt, das dieselbe Größe hat oder nicht.
Der einfachste Weg, dies zu analysieren, besteht darin, anzunehmen, dass die Person eine Brille benötigt hat "überhaupt keine Linse" - das heißt, ihre Brille muss die Rolle der Linse im Auge übernehmen. In diesem Fall ist leicht zu erkennen, dass die Linse, wenn die Brennweite der Linse im Auge des normalen Auges $ f $ beträgt und die Brille $ d $ vom optischen Zentrum der Linse entfernt ist für die zweite Person hat eine Brennweite von $ f + d $. Jetzt ist die Vergrößerung ungefähr proportional zur Brennweite (für Objekte, die viel weiter entfernt sind als die Brennweite des Objekts), sodass in diesem Fall die zweite Person (mit der Brille) ein Bild sieht, das $ \ frac {f + ist d} {f} $ mal größer als die Person mit dem gesunden Auge. In der Realität trägt die zweite Linse nur geringfügig zur Fokussierung bei, und daher ist die Vergrößerung viel geringer.
Dies ist bei einer Person mit Hyperopie (Weitsichtigkeit) der Fall ). Die gleiche Analyse für eine Person mit Myopie (Kurzsichtigkeit) zeigt, dass sie ein etwas kleineres Bild sieht als die Person mit dem gesunden Auge.
UPDATE Obwohl die obige Erklärung hilfreich ist, um eine schnelle, intuitive Antwort zu geben, ist mir klar, dass es hilfreich sein kann, die Mathematik für ein System mit zwei Linsen zu zeigen. Ich werde es mit ähnlichen Annahmen tun, wie ich sie früher verwendet habe: Die Größe des Auges bleibt unverändert, und ein Objekt in einer bestimmten Entfernung $ d_1 $ wird im Fokus auf die Netzhaut abgebildet; In einem Fall geschieht dies jedoch mit einer einzelnen Linse mit der Brennweite $ f $, und im zweiten Fall gibt es eine zusätzliche Linse, die einen Abstand $ d $ vor dem Auge aufweist. und es ist die Kombination der beiden Linsen, die ein Objekt im Fokus auf der Netzhaut erzeugt.
Hier ist das Diagramm für das bloße Auge:
Wir wissen, dass $$ \ frac {1} {f} = \ frac {1} {d_1} + \ frac {1} {d_2} $$
und die Die Vergrößerung (Verkleinerung) beträgt
$$ m = \ frac {d_2} {d_1} $$
Für das unterstützte Auge sieht das Diagramm folgendermaßen aus:
Es ist jedoch ziemlich schwierig, die optischen Strahlen richtig zu konstruieren, ohne ein sehr verwirrendes Diagramm zu erstellen. Daher werde ich die Analyse in zwei Teile aufteilen. Zunächst werde ich zeigen, dass die Sekundärlinse "weiter entfernt" ein vergrößertes Bild erzeugt - und dass dies die Fokussierung der schwächeren Augenlinse ermöglicht. Wir können dann die Größe des Bildes berechnen, das die Augenlinse erzeugt, als ob die andere Linse nicht vorhanden wäre:
Ich habe eine konstruiert virtuelles Bild der Höhe $ h '$ in einiger Entfernung $ s $ von der Augenlinse. Dazu habe ich eine Brennweite des Auges $ f_1 $ (nicht gezeigt) und eine Brennweite für die Hilfslinse $ f_2 $ angenommen. Die Entfernung des virtuellen Bildes wird aus der üblichen Linsenformel berechnet:
$$ \ frac {1} {f_2} = \ frac {1} {d_1-d} + \ frac {1} {sd } $$
Auflösen nach $ s $ erhalten wir
$$ s = \ frac {f_2 (d_1-d)} {(d_1-d) -f_2} + d $$
Dies ist eine negative Zahl für die gezeichnete Situation, in der wir ein virtuelles Bild haben (dh das Objekt ist auf der "falschen" Seite des Objektivs fokussiert).
Die Höhe $ h '$ des virtuellen Objekts wird (aus einfacher Geometrie) durch
angegeben
$$ h '= h \ frac {sd} {d_1-d} $$
Nun können wir die Größe eines Objekts der Höhe $ h' $ in einem Abstand von $ s $ betrachten von einem Objektiv mit Brennweite $ f_1 $. Das Objekt wird im Fokus auf die Netzhaut projiziert (so haben wir $ f_1 $ und $ f_2 $ definiert), und die Netzhaut befindet sich wie zuvor immer noch im Abstand $ d_2 $. Daraus folgt, dass die Größe des Objekts auf der Netzhaut jetzt
$$ h '\ frac {d_2} {s} = h \ frac {sd} {d_1-d} {d_2} {s} ist $$
Wir können eine Erweiterung erster Ordnung durchführen, um herauszufinden, wie sich diese von der Größe für das Auge ohne Hilfe unterscheidet, die $ h \ frac {d_2} {d_1} $ war.
$$ \ begin {align} m& = h \ frac {sd} {d_1-d} \ frac {d_2} {s} \\ & \ ungefähr h \ left (1- \ frac {d} {s} \ rechts) \ frac {d_2} {d_1} \ links (1+ \ frac {d} {d_1} \ rechts) \\ & \ ungefähr h \ frac {d_2} {d_2} \ links (1- \ frac {d} {s} + \ frac {d} {d_1} \ rechts) \\ & \ ca. h \ frac {d_2} {d_1} \ links (1- \ frac {d \ links (f_2-d \ rechts)} {f_2 d} + \ frac {d} {d_1} \ rechts) \\ & = h \ frac {d_2} {d_1} \ links (1+ \ frac {d} {f_2} \ rechts) \ end {align} $$
Und da ist es. Der letzte Term repräsentiert die zusätzliche Vergrößerung aufgrund der Hilfslinse. Sie steht in direktem Zusammenhang mit dem Verhältnis der Brennweite der Hilfslinse und dem Abstand zwischen dieser Linse und dem Auge. Wenn Sie also eine +2 Dioptrienlinse (Brennweite = 50 cm) 1 cm vom Auge entfernt haben, ändert sich die scheinbare Größe um 2% (die Größe des projizierten Bildes auf der Netzhaut ist 2% größer). Das fällt auf, ist aber nicht massiv. Negative Brennweiten lassen Objekte nach derselben Formel kleiner erscheinen.
Wenn Sie ein "gutes" Auge haben, aber trotzdem eine Lesebrille tragen, um aus der Nähe zu sehen, entspannt sich die Linse in Ihrem Auge und lässt die externe Linse mehr von der Arbeit erledigen. Dabei wird das Bild größer. Und je weiter Sie die Brille nach vorne schieben, desto größer ist die Vergrößerung. Dieser Effekt ist bei einer stärkeren Brille am stärksten, da die zusätzliche Vergrößerung vom Verhältnis von Entfernung und Brennweite abhängt: Wenn Sie eine +3 Dioptrienbrille an der Nasenspitze (z. B. 6 cm vom Auge entfernt) anbringen, erhalten Sie ungefähr 20% Vergrößerung
Einige zusätzliche Informationen zum optischen Aufbau mit Verbundlinsen finden Sie unter diesem Link