要想知道人眼的聚光能力我觉得一定要了解人眼的特性： 人眼是人身体中最重要的感觉器官，非常完善、精巧和不可思议，是生命长期进化到高级形式的必然产物。在人感觉的外界信息中，有90%以上是通过眼睛获得的。我们天天在用自己的眼睛，很多与视觉有关的事情习以为常，往往对其特性反而不了解，或者自认为很简单的知识或问题，但实际上存在误解。在天文观测中，了解自己的眼睛，尤其是了解人眼的暗光特性，会更好的进行观测。
人眼的特性主要取决于人眼的构造，包括光线如何会聚、如何检测和视觉信号如何传导。另外，神经系统的特性尤其是人脑对视觉信息的处理过程也起着一定的作用。
本文多次用到亮度的概念，这在上一期《夜空亮度》一文中有详细的定义和描述，这里再简单介绍一下。亮度是光度学概念，是描述物体表面明暗程度的。亮度概念与照度、发光强度、光通亮是分别不同的光度学概念，单位也不同。亮度的单位是尼特。这个概念就像能量、功率和重力都是不同的概念一样。一个40W的日光灯，照射在距离其下面2米远的白纸上，白纸的亮度大约为25尼特。猎户座大星云M42的中心部分，大约是0.02尼特。满月表面是3000尼特，木星表面是800尼特。满月照射下的白纸为0.05尼特。
人眼的构造
人眼的构造相当于一架摄像机或照相机。前面，是由角膜、晶状体、前房后房、玻璃体所共同组成的具备镜头功能的组合，把物体发出的光线聚焦到后面的相当与胶卷的用于检测光线的视网膜上。
角膜，为一直径11mm的透明膜，镶嵌于巩膜前面圆孔内，其中央部的曲率半径为8mm，周边部比较平坦。角膜的屈光指数为1.376，为眼球的主要曲光媒质。
晶状体，为一形似双凸透镜的透明组织，由小带纤维悬挂于瞳孔后面，睫状肌收缩时小带松弛，晶状体依靠其本身的弹性而变厚，前后表面的曲度增加，整体屈光度增加，利于看清近处物体，称为调节。在角膜和水晶体之间为虹膜，中间开有一个可以自动控制大小的孔，让适当的光线进来，称为瞳孔。
前房、后房。前房为角膜后面、虹膜和晶状体前面的空隙，充满着房水。后房为位于虹膜后面、睫状体、晶状体周边部之间的空隙，也充满着房水。房水的主要功能是维持眼内压，并维持晶状体的代谢。
玻璃体，为一透明胶样组织，充填于视网膜内的空间。占眼球4/5的容积。具有保护视网膜、缓冲震动的功能。
视网膜是接近黑的深红色，反光很弱，其上面布满感光细胞。正对眼球中心有一个直径约2mm的黄色区域（折合6度视角），称为黄斑。黄斑中心有一小凹，称为中央凹，面积约1平方毫米。
视网膜上有两种感光细胞，一种叫做视锥细胞，另一种叫做视杆细胞，均以它们外表的形状命名。一只眼睛里面大约分别有7百万视锥细胞和1亿两千万视杆细胞。视锥细胞是像一个玉米的锥形，尖向外，只对较强的光敏感，至少有分别感觉红、绿、蓝三种颜色的视锥细胞存在，因此能够感知颜色；视杆细胞只有一种，因此没有颜色感觉，但灵敏度非常高，可以看到非常暗的物体。视锥细胞在黄斑里面非常集中，尤其是在中央凹里面最为密集，是产生最清晰视觉的地方。视杆细胞恰好在黄斑里面最少，除此之外分布的比较均匀，距离中心10～20度的范围内相对集中些。
人眼前面等效与一个比较理想的镜头，其焦距为17mm（物方）和23mm（像方），相对光圈为f/2.1～f/8.4（对应2mm～8mm的瞳孔大小）。眼球前后直径与像方焦距相同，为23mm，也相当于+43D曲光度。
人眼的特性
1、衡量人眼分辨力的参数：视力
与望远镜的分辨力类似，视力表明人眼能够分辨两个距离很近物体的能力。通常采用兰道尔环，如图所示，在5m远处观察直径为7.5mm、环粗和开口均为1.5mm的环，此时该开口形成1角分的角度，如果刚好能够分辨，则视力为1.0。若刚好能够识别比这大一倍的环，则视力为0.5。
2、分辨本领
通常我们所说的人眼的视力，是指在明亮环境下，注视点的视力，也叫中心视力。注视点对应人眼的黄斑，是人眼视觉细胞最密集的地方，因此也是视力最好的地方。偏离中心2度的角度，则视力下降为1/2，偏离中心10度，则下降为1/10。这是因为，对于明亮物体，主要是视锥细胞在起作用，而视锥细胞主要集中在大约半径为3度的黄斑里面，外边分布比较稀少，因此分辨本领不佳，在偏离中心20度的角度时，视力不还到0.1。右图表明视力是如何随角度而变化的，是在亮度为5尼特时的标准特性。尽管周边视力不佳，但对于运动物体和闪动非常敏感。例如，直接观察日光灯管的一端，不会看到50Hz的 闪动，而用余光观察，一般可以看到闪动。
在比较黑暗的地点，例如在亮度为0.01尼特的情况下，视锥细胞就不再起作用，只能是分布广而相对稀疏的视杆细胞起作用，因此人眼的分辨能力大为下降，中心黄斑部分视力下降到0.05，反而不如黄斑以外（因为中心黄斑几乎没有视杆细胞），非黄斑区域视力基本不变，最好视力在黄斑边缘附近，大约偏离中心15度左右，为0.1。这时的视力，称为暗视觉。但由于视杆细胞只有一种，因此是分辨不出物体颜色的，因此我们观察星云时（其表面亮度大多在0.01尼特以下），看不出颜色。有关视力与亮度之间的关系，是逐渐变化的，见本文章的第四部分。
人眼的这个视觉曲线，是与感觉细胞的密度直接相关的，换句话说，视力曲线上的某一点与视网膜上相应的感觉细胞的密度有换算关系。从另外一个角度来看，由于在5尼特的亮度情况下人的瞳孔直径约为2.5mm，因此，根据瑞利判据，其理论分辨力为140/2.5=56角秒，这与人眼中心的最佳视力是非常匹配的。但是，若光线变暗，瞳孔直径会变大，尽管理论分辨能力也会提高，但人眼光学系统不是理想系统，像差会随光圈的增大而加大，不过恰巧人眼的后部感觉细胞在这个时候分辨能力也随之下降，因此感觉不到这样的像差。这一巧妙的配合，是眼睛在长期进化的过程中适应的。
3、视觉角度
人的眼同时可以看到前方物体的角度，称为视角。从小到大排列，共有5小类：
A、单眼视角。一只眼睛，看正前方，眼球不可转动，头向前方不可动。则（以右眼为例）上面可见50度，下面70度，左边60度，右边100度。
B、同上，但头可以动。这样，可以比较完整的表现眼球的视觉范围而把眼框、鼻子的遮挡去掉。其结果是，上面可见55度，下面75度，左边60度，右边100度。奇怪的是，左右角度没有变化。
C、同A但为双眼视角。则上下角度一样（共120度），左右分别为100度（共200度）。
D、同B但为双眼视角。则上下角度一样（共130度），左右分别为100度（共200度）。
E、单眼视角，眼球可以转动，但头不可动。则（以右眼为例）上面可见70度，下面80度，左边65度，右边115度。
F、双眼视角。同上但为双眼，则上下一样（共150度），左右分别为115度（共230度）。
G、注视视角。双眼，头不可动，眼球可以转动，视觉中心可以到达的范围。上面40度，下面50度，左右各55度
在这些视角中，C代表不经意可以见到的最大范围，用于作为动物本能的“防范”；F代表头不动时可以察觉到的最大范围，用于动物本能的“进攻”。
4、视觉曲线
人眼的视觉曲线是指对于不同波长（不同颜色）的光，主观亮度的相对值曲线。如右图，右边的曲线称为明视觉曲线，是在明亮的环境下（5尼特）的光谱响应。可以看出，人眼最灵敏的点是在555毫微米的黄绿色光。对于475毫微米的蓝色光和650毫微米的橙红色光，需要10倍的强度才能引起与这黄绿色光相同的亮度感觉，而对于685毫微米的红色光，灵敏度就更下降到1%了。左边的曲线，被称为暗视觉曲线，是在0.001尼特以下的亮度下测定的。可以看出，峰值已经转移到510毫微米的绿色光，相应10%灵敏度的点分别为420毫微米和585毫微米。这是杆状细胞在起作用。
5、绝对灵敏度
指眼睛能够感觉到的最小的光能量。根据Hecht等的测试，在510nm的最佳感觉波长，大约相当于100个光子。然而，这种灵敏度表示方法尽管精密，但很难应用或换算。因此，现实中一般用亮度指标来表示人眼的最低灵敏度。用反差法（见下），人眼识别相临的全黑与于最小亮度的感觉下限，为30微尼特。以上的结果，均为人眼在暗处充分适应以后（约需半小时后）得到的。这一数值说明，人眼是非常灵敏的。要知道，在无光害的情况下，夜空的平均亮度为252微尼特。同时也应注意，这个感觉下限是个平均值，对于不同的人可能有很大的差异。
6、调节与矫正
正常人眼在自然松弛状态下，像方焦距为23mm，正好可以把无穷远处的物体聚焦。为了能够看清楚近处物体，必须调节水晶体，使得焦距变短。当聚焦到250mm的明视距离时，像方焦距变为21mm。儿童的调节能力很强，可以把物体方在眼前10cm处而仍能看清楚，而老年人的调节能力很有限，就需要距离物体远一些才能看清楚，这就是老花眼的原因。眼睛肌肉完全放松和最紧张时能清楚看到的点，分别称为其调焦范围的远点和近点。近视眼的眼球突出，前方曲面半径小，造成远点过近，因此看不清远处的物体，这就需要佩带近视镜（凹透镜）来纠正。相反，如果近点太远，则看不清近处的物体，则需要佩带花镜（凸透镜）来纠正。眼镜的纠正视力能力是以曲光度D来衡量的，单位为米的倒数，D=1表明焦距为1米的凸透镜，而D=-4表明焦距为-0.25米的凹透镜。日常中用度数来表示，1D=100度，因此上述两个眼镜的度数分别为100度（花镜）和400度（近视镜）。配花镜时，一般以佩带后可以看清250mm的物体为准，因此，一个原来视力正常的老年人，一般需要佩带400度的老花镜。正常人也可以带上400度的花镜（相当与2倍放大镜），这样，可以松弛肌肉而看清楚250mm距离的物体。佩带近视镜子时，一般是以刚好能看清楚无穷远处的物体为准的。
双筒望远镜在设计的时候，一般会适应3D到-5D的曲光度范围，也就是说，可以对于无穷远的物体适合近视500度的人眼。如果近视程度大于500度（因镜而异），可能调节到头也看不清无穷远，这只能带上近视镜来观察了。因此，如果你的近视程度比较高，买双筒望远镜的时候，一定要试验一下，是否摘下眼镜也可以看清楚无穷远。对于天文望远镜，由于一般调焦筒的调节范围很大，因此可以适合非常高度近视的人眼。另外，双筒望远镜都有一个最近可观测距离，这个距离对于近视眼而不带眼镜的人来讲，是变小的。
另外，人眼普遍存在散光现象，是由于纵向和横向的焦距不一致而引起的。当你看一个十字，横线和纵线不能同时看清楚的时候，就是有散光了。一般小于50度的散光不必矫正，过大的散光一般是伴随高度近视或某些眼病而产生的，矫正时的眼镜片要引入柱面形状因素。
温馨提示：答案为网友推荐，仅供参考