圖1中（a）（b）（c）分別是當(dāng)瞳孔直徑為3mm、6mm和8mm時的人眼光學(xué)模型的光路圖，從左向右，第 1、2 個表面表示角膜的前后表面；第 3 個面表示人眼的瞳孔位置，也是系統(tǒng)的光闌位置，因為人眼的瞳孔相對于光軸偏向鼻側(cè)約0.5mm[4]，所以在第3個面中也引入了這一非軸對稱特點；第 4、5 個面為晶狀體的前后表面；第 6 個面為視網(wǎng)膜，即系統(tǒng)的像面，彎曲的視網(wǎng)膜面型能很好的矯正寬光束的場曲。其中，角膜和晶狀體的面型采用了雙二次曲面表示法，角膜的折射率為均勻分布，而晶狀體的折射率為梯度漸變分布形式。

結(jié)合 Zemax 軟件中建立的如圖1所示的人眼模型，進(jìn)行有關(guān)人眼成像的理論教學(xué)，不僅可以更直觀得展示出人眼光學(xué)系統(tǒng)的成像特性，有利于學(xué)生對這部分光學(xué)知識點的理解，而且通過拓展有關(guān)非球面面型和漸變折射率分布的內(nèi)容介紹，使得學(xué)生對于可從外界獲得超90%的信息的視覺光學(xué)有了更深的認(rèn)識、引起更多的探索興趣。

2.2 將“中國天眼”引入望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)與球差的教學(xué)

“中國天眼”，是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)、用于探索宇宙的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，全名是“500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡”，英文名為 Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope（FAST）, 是目前世界最大望遠(yuǎn)鏡，開創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式[3]。可將其引入課程的理論教學(xué)中，主要通過以下兩個方面。

一方面，學(xué)習(xí)“典型光學(xué)系統(tǒng)”中有關(guān)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的光學(xué)原理時，在獲得望遠(yuǎn)鏡的分辨率和孔徑正相關(guān)的關(guān)系后，通過課前發(fā)布在教學(xué)群里并要求學(xué)生已觀看的有關(guān)視頻資料[5]，探討“中國天眼”的望遠(yuǎn)本領(lǐng)及其先進(jìn)性和“時代楷模”南仁東科學(xué)家的故事，進(jìn)而引入課程思政，激發(fā)學(xué)生的自豪感、社會責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)精神[6]。而且，還通過最新的新聞報道[7]，了解到：中科院國家天文臺利用 FAST 對致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周圍天區(qū)的氫原子氣體進(jìn)行了成像觀測，發(fā)現(xiàn)了 1 個尺度大約為 2 百萬光年的巨大原子氣體結(jié)構(gòu)（見圖 2），比銀河系大 20 倍——迄今為止在宇宙中探測到的最大的原子氣體結(jié)構(gòu)，相關(guān)成果 2022 年 10.19 日在國際學(xué)術(shù)期刊《Nature》在線發(fā)表[7]，從而引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生對最新科技發(fā)展實時關(guān)注的興趣，激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)，爭取今后可以獲得更多的科研成果，推動我國科技的發(fā)展。

另一方面，學(xué)習(xí)后續(xù)的像差理論時，在幾何像差中的第一個像差——球差概念的講授之前，結(jié)合前面有關(guān)“中國天眼”的視頻資料內(nèi)容[5]，如圖 3 所示，當(dāng)其主動反射面若是球面時，對電磁波的聚焦特性無法形成焦點所以需要采用橢球面這一技術(shù)點提出關(guān)注與疑問，請學(xué)生帶著“為什么球面無法形成焦點？”這一問題進(jìn)入有關(guān)球差的學(xué)習(xí)。最后，通過球差的具體理論知識的學(xué)習(xí)后，學(xué)生可以收獲：(1)能夠理解球差有關(guān)的概念，掌握隨著孔徑的增大，球面的光線追跡交光軸于不同的位置并與理想像點的偏離程度逐漸增大，所以無法聚于一點形成焦點，從而可以解答這一問題;(2)“中國天眼”的名稱雖然是“500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡”，但其主動反射面其實是非球面的;(3)能夠切身體會到高科技實質(zhì)上是許許多多的專業(yè)基本知識的積累與應(yīng)用，進(jìn)而激發(fā)他們主動學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)的積極性。