近視眼鏡的原理是什么

1、對(dui)于同(tong)種材料制成的凸透鏡(jing), 其(qi)凸度(du)越大(da), 屈光(guang)度(du)數越大(da), 反之越小(xiao)。換言之, 對(dui)同(tong)一只眼球而言, 近視度(du)數越高, 眼球越突出, 需(xu)戴近視鏡(jing)度(du)數越高。

2、眼球的(de)屈光系統是個可調的(de)“凸(tu)透鏡(jing)”, 因而形態可變, 當眼前放上凹透鏡(jing)時(shi), 眼球仍具有(you)自我調節功能(neng), 眼睛能(neng)看清不同距離(li)的(de)目(mu)標和(he)近視(shi)或老視(shi)患者戴(dai)鏡(jing)能(neng)適(shi)應本身就說明了這一點。

3、由于普(pu)通眼鏡與(yu)眼球(qiu)相分離, 形象直觀, 容易(yi)計算。本節探討的(de)(de)重點是(shi)眼鏡對(dui)眼球(qiu)屈光(guang)的(de)(de)影響(xiang), 對(dui)有關(guan)眼鏡的(de)(de)論述, 都是(shi)針對(dui)普(pu)通眼鏡。戴角膜接觸鏡與(yu)普(pu)通眼鏡在屈光(guang)方面具(ju)有相同(tong)的(de)(de)效果(guo), 其原理和技術在眼鏡行(xing)業(ye)已經(jing)很成熟, 因此不(bu)再論述。

4、在(zai)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)學中(zhong), 只有(you)在(zai)某些特殊(shu)情況(kuang)下, 屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)數為P1、P2兩(liang)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)合產生的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)效果才是屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)為P1+P2的(de)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)。在(zai)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)與(yu)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)成的(de)光(guang)(guang)路中(zhong), 在(zai)效果上(shang)或定性的(de)計(ji)算中(zhong), 也(ye)(ye)可(ke)以(yi)有(you)P1+P2這種(zhong)情況(kuang), 這并(bing)非透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)合后的(de)實(shi)(shi)際(ji)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)效果, 而是一(yi)種(zhong)簡(jian)化(hua)和(he)近(jin)似, 因為眼(yan)(yan)(yan)睛(jing)具有(you)自我改變(bian)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)的(de)能力。雖然較難用(yong)(yong)實(shi)(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng), 但從(cong)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)調(diao)節(jie)效果看, 它應當具有(you)抵消鏡(jing)(jing)(jing)(jing)片(pian)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)的(de)作用(yong)(yong), 而該公式(shi)卻具有(you)簡(jian)化(hua)計(ji)算的(de)作用(yong)(yong)。對于眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)和(he)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)所組(zu)成的(de)系(xi)統來說, 至多是兩(liang)個透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)成的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)系(xi)統, 因此可(ke)以(yi)利用(yong)(yong)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)學理論進行(xing)計(ji)算。當戴(dai)上(shang)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)時, 因眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)特殊(shu)的(de)調(diao)節(jie)作用(yong)(yong), 將透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)和(he)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)調(diao)節(jie)適應后的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)相加減, 也(ye)(ye)可(ke)得到(dao)近(jin)似值, 雖然與(yu)準確地測(ce)量(liang)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)力尚有(you)一(yi)段距離, 但在(zai)效果上(shang)卻接(jie)近(jin)。在(zai)該論證(zheng)中(zhong), 盡(jin)管從(cong)理論上(shang)進行(xing)了(le)推(tui)導, 但實(shi)(shi)驗(yan)和(he)測(ce)量(liang)都非常困難, 就象配制近(jin)視鏡(jing)(jing)(jing)(jing)需要試戴(dai)一(yi)樣, 在(zai)用(yong)(yong)來指導配鏡(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)過程(cheng)中(zhong)還要進行(xing)試驗(yan)。

5、從眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)屈(qu)光(guang)特(te)點(dian)看, 有人測得(de)眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)靜屈(qu)光(guang)力為(wei)+58.6D, 這雖然是(shi)一(yi)(yi)特(te)例, 但也基本反映出眼(yan)(yan)球(qiu)具有很強的(de)屈(qu)光(guang)力, 其調節相對較小, 正常眼(yan)(yan)為(wei)0——10D左右, 近視眼(yan)(yan)為(wei)n——10D(n指眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)近視屈(qu)光(guang)度數)左右, 而它又固定在(zai)眼(yan)(yan)眶內, 因此(ci)對某一(yi)(yi)個人來說, 可(ke)以認(ren)(ren)為(wei)眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)屈(qu)光(guang)系統——“透鏡”的(de)中(zhong)心到視網膜的(de)距離(li)不變, 在(zai)以后的(de)計算中(zhong), 可(ke)認(ren)(ren)為(wei)像(xiang)距為(wei)常數K, 對于眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)屈(qu)光(guang)來說, 如果能(neng)在(zai)視網膜上成(cheng)清晰的(de)像(xiang), 該屈(qu)光(guang)系統仍滿足透鏡成(cheng)像(xiang)公式1/u+1/k=P

其中K是常數(shu), P為(wei)眼球(qiu)的(de)屈光度數(shu), 是變量, 意思是不(bu)同的(de)人(ren)看不(bu)同距離的(de)目(mu)標和不(bu)同的(de)人(ren)眼球(qiu)的(de)屈光度數(shu)不(bu)同, U指目(mu)標到眼球(qiu)的(de)距離。

該公式成立的(de)(de)條件是(shi): 某(mou)一時(shi)刻, 眼睛看某(mou)一距離的(de)(de)目標, 且目標在眼睛的(de)(de)近、遠點之間。

從(cong)公式看, 正視眼(yan)看無窮遠處時1/u=0, 上(shang)式可化為(wei)P=1/K, 可令1/k=P0, 即P0為(wei)眼(yan)球(qiu)的(de)靜屈(qu)光(guang)度(du)。當看距眼(yan)球(qiu)為(wei)L的(de)目標時, “透鏡”成像公式變為(wei)1/L+1/K=1/L+P0, 1/L為(wei)眼(yan)球(qiu)增加的(de)屈(qu)光(guang)度(du)數, 1/L+P0即為(wei)眼(yan)球(qiu)看距離為(wei)L的(de)目標時的(de)屈(qu)光(guang)度(du)。

對于(yu)戴鏡(jing)者(zhe)來說, 在一般情況下(xia), 眼(yan)球到眼(yan)鏡(jing)中心的(de)(de)距(ju)離約(yue)為(wei)1.2——2.4CM, 以下(xia)用h表示(shi), 但對于(yu)某人(ren)某一時刻的(de)(de)值是確定(ding)的(de)(de), 設屈光(guang)度為(wei)P'的(de)(de)透鏡(jing)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)為(wei)F, 當看距(ju)離為(wei)L的(de)(de)目標時, 鏡(jing)片成像公式如(ru)下(xia):

1/L+1/V=P' ==> 1/V=P'-1/L ①

此時透(tou)鏡所成像到眼球這一“透(tou)鏡”的距離為|V|+h, 眼球的屈光(guang)情況(kuang)滿(man)足公式: 1/(|V|+h)+1/K=P ②

從公式(shi)看, 如果(guo)|V|比h大得多, 根(gen)據①公式(shi), ②式(shi)可近似簡化為:

1/|V|+1/K=D=|D'-1/L|+1/K ③

由于眼睛透過透鏡看到的是虛像, V<0, 則1/|V|+1/K=1/L+1/K-D'=D1+D0-D'

從該公式看, |V|的大小取決于物距L和透鏡的焦距, 考慮到實際情況, 近視眼鏡的屈光度大多數大于-6D, 學生看書、寫字的距離大多大于0.25M, 而且根據透鏡成像公式可知, 凹透鏡屈光度數P'(注D'<0, 下同)越小, |V|越小; 物距越小, |V|越小, 如當D'=-5, U=0.25時, |V|=0.111M, 仍比0.02M大很多。所以作為理論計算, 在看距離不太近、鏡片度數不太高的目標時, 可忽略h, 這樣可簡化計算, 有利于定性分析。
換言之, 對于薄透鏡(jing)(jing)來說, 如果(guo)忽(hu)略眼(yan)球到鏡(jing)(jing)片的(de)(de)距(ju)離, 可以認(ren)為(wei)因戴近視眼(yan)鏡(jing)(jing)致使眼(yan)球調節(jie)增加的(de)(de)調節(jie)度(du)數等于透鏡(jing)(jing)的(de)(de)屈光(guang)度(du)數。在眼(yan)球與眼(yan)鏡(jing)(jing)組成的(de)(de)光(guang)學(xue)系(xi)統中, 各部分(fen)所產生的(de)(de)屈光(guang)度(du)數可近似相加減, 這種(zhong)分(fen)析可使計(ji)(ji)算(suan)簡化, 使問題變(bian)得容(rong)易。在以后的(de)(de)論述中, 我們將利用這一結果(guo)進行定(ding)性分(fen)析和近似計(ji)(ji)算(suan)。

6、誤差分析。如果以(yi)公式(shi)為標準, 那么產生誤差的原因是(shi)多方面的, 現對此分析。

(1) 因為(wei)眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)的(de)調節(jie)(jie)與形變(bian)(bian)同時進行, 有(you)調節(jie)(jie)就有(you)形變(bian)(bian), 有(you)形變(bian)(bian)就有(you)眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)前后(hou)徑(jing)的(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua), 還由于(yu)晶狀(zhuang)體(ti)和角(jiao)膜(mo)本身(shen)形變(bian)(bian)而(er)導致(zhi)的(de)角(jiao)膜(mo)、房(fang)水、晶狀(zhuang)體(ti)所組成的(de)“凸透鏡(jing)(jing)”光心(xin)的(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)。雖然近(jin)視(shi)或老視(shi)本身(shen)并不(bu)(bu)能說明其(qi)(qi)前后(hou)徑(jing)的(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(一說, 近(jin)視(shi)眼(yan)是眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)成像在(zai)視(shi)網膜(mo)前方(fang), 但近(jin)調節(jie)(jie)的(de)過(guo)強或睫狀(zhuang)肌(ji)不(bu)(bu)能放(fang)松都可實現這一點, 不(bu)(bu)能充分(fen)說明眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)前后(hou)徑(jing)變(bian)(bian)長), 但更(geng)不(bu)(bu)能說明其(qi)(qi)不(bu)(bu)變(bian)(bian)性。這些因素的(de)存在(zai)決定了公式中(zhong)K只是一個(ge)近(jin)似, 而(er)且近(jin)調節(jie)(jie)幅度(du)(du)越(yue)大(da), K值變(bian)(bian)化(hua)(hua)越(yue)大(da), 這是產生誤差的(de)一個(ge)原因。但考慮到在(zai)眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)調節(jie)(jie)中(zhong), 晶狀(zhuang)體(ti)的(de)屈(qu)(qu)光度(du)(du)調節(jie)(jie)和眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)的(de)屈(qu)(qu)光度(du)(du)(約60屈(qu)(qu)光度(du)(du))相差很遠(yuan),而(er)眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)調節(jie)(jie)幅度(du)(du)一般少于(yu)10個(ge)屈(qu)(qu)光度(du)(du), 相對(dui)較小, 角(jiao)膜(mo)屈(qu)(qu)光度(du)(du)變(bian)(bian)化(hua)(hua)更(geng)小, 因此(ci), 可認(ren)為(wei)“透鏡(jing)(jing)”光心(xin)到視(shi)網膜(mo)的(de)距離(li)幾乎不(bu)(bu)變(bian)(bian)。

(2) 因每個人的眼球(qiu)前后徑不等, 對不同的人而言, K并非常(chang)數, 很難準(zhun)確測量, 但具(ju)體到(dao)某一(yi)(yi)個人的某一(yi)(yi)階段(duan)而言, 眼球(qiu)前后徑不變, 可認為K是常(chang)數。

(3) 對不同的(de)人而言, 眼鏡片到“凸透(tou)鏡”光學中心的(de)距離是一(yi)較難測量(liang)的(de)變量(liang), 這也影響到計算的(de)準(zhun)確性(xing)。由計算可知, h增(zeng)大時, 誤差增(zeng)大, 反之越小(xiao)。

7、在(zai)眼前放置透鏡(jing)時(shi), 與正(zheng)常眼相(xiang)比, 如(ru)果眼睛仍然能看清(qing)目標, 從眼球的(de)(de)調節(jie)效果看, 眼鏡(jing)首先(xian)抵消(xiao)眼球調節(jie)的(de)(de)不足, 因(yin)此在(zai)以(yi)后的(de)(de)計(ji)算中, 只要在(zai)眼球正(zheng)常的(de)(de)調節(jie)范圍內, 用于抵消(xiao)透鏡(jing)的(de)(de)效果在(zai)理論上(shang)能夠(gou)成立, 我們無須(xu)注意(yi)眼球實(shi)際屈光(guang)度的(de)(de)變化(hua)。對(dui)眼球來說(shuo), 不管(guan)戴多少屈光(guang)度的(de)(de)眼鏡(jing), 要看清(qing)前面的(de)(de)目標, 必須(xu)低消(xiao)眼鏡(jing)的(de)(de)作用而增加屈光(guang)度調節(jie)。

8、由于(yu)(yu)配鏡誤差(cha)、適應等原因(yin), 即使把各種因(yin)素都考慮進(jin)去,理(li)論對于(yu)(yu)實踐(jian)也只是(shi)一(yi)種近(jin)似, 眼球調節幅(fu)度較大時(shi), 這種簡(jian)單化(hua)、理(li)想化(hua)的(de)理(li)論會因(yin)自身形(xing)變而使誤差(cha)增大。再者, 鏡片到眼球光學中心的(de)距離(li)隨不(bu)同的(de)人而不(bu)同, 這又無法用物理(li)公(gong)式表示, 在具體(ti)配制(zhi)時(shi)要具體(ti)問題(ti)具體(ti)分析(xi)。

9、對(dui)于(yu)眼(yan)球(qiu)和鏡(jing)片所組成的(de)(de)(de)屈(qu)光系統來說, 鏡(jing)片度數(shu)(shu)是(shi)確定的(de)(de)(de), 而眼(yan)球(qiu)的(de)(de)(de)屈(qu)光度數(shu)(shu)卻是(shi)個變(bian)量, 因(yin)(yin)此(ci), 把(ba)眼(yan)球(qiu)看(kan)成是(shi)一個可(ke)調凸透鏡(jing)的(de)(de)(de)意思是(shi): 眼(yan)睛透過眼(yan)鏡(jing)能看(kan)清某(mou)一目標(biao)時(shi)(shi), 眼(yan)球(qiu)的(de)(de)(de)屈(qu)光度數(shu)(shu)確定, 因(yin)(yin)而完(wan)全可(ke)以利用(yong)屈(qu)光學理論進行計算, 但眼(yan)球(qiu)看(kan)目標(biao)的(de)(de)(de)距離(li)發生變(bian)化(hua)時(shi)(shi), 其屈(qu)光度數(shu)(shu)也隨之變(bian)化(hua)。

10、對(dui)眼球與眼鏡(jing)(jing)組(zu)成的(de)(de)屈(qu)光系(xi)統(tong)而言, 只有兩個(ge)(ge)“透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)”組(zu)成, 可(ke)看成一個(ge)(ge)等效的(de)(de)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)組(zu), 透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的(de)(de)度數可(ke)相加(jia)減(jian), 比如一個(ge)(ge)+5D的(de)(de)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing), 可(ke)看成是一個(ge)(ge)(+2D)+(+3D)的(de)(de)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)組(zu), 雖然在多數情況下并不成立, 但在理(li)論為(wei)我們解決問題提供了方(fang)便。