近視眼鏡的原理是什么

1、對于(yu)同種材料(liao)制成的凸透鏡(jing), 其凸度越(yue)大(da), 屈光(guang)度數越(yue)大(da), 反(fan)之(zhi)(zhi)越(yue)小。換言(yan)之(zhi)(zhi), 對同一只眼球而言(yan), 近視度數越(yue)高, 眼球越(yue)突出, 需戴(dai)近視鏡(jing)度數越(yue)高。

2、眼(yan)球(qiu)的屈光系統是個可(ke)調的“凸透(tou)鏡(jing)”, 因而形態可(ke)變, 當眼(yan)前(qian)放上(shang)凹透(tou)鏡(jing)時, 眼(yan)球(qiu)仍具(ju)有自我(wo)調節功能(neng), 眼(yan)睛能(neng)看清不同(tong)距離的目標和近視(shi)或老視(shi)患者戴(dai)鏡(jing)能(neng)適應本(ben)身就說明了這(zhe)一點。

3、由于普通(tong)(tong)眼(yan)鏡(jing)與(yu)眼(yan)球(qiu)相分離(li), 形象直觀, 容易計(ji)算。本節(jie)探討的重點(dian)是(shi)眼(yan)鏡(jing)對眼(yan)球(qiu)屈光(guang)(guang)的影(ying)響, 對有關眼(yan)鏡(jing)的論述, 都是(shi)針對普通(tong)(tong)眼(yan)鏡(jing)。戴角膜接觸鏡(jing)與(yu)普通(tong)(tong)眼(yan)鏡(jing)在屈光(guang)(guang)方面(mian)具有相同的效果(guo), 其原理(li)和技術(shu)在眼(yan)鏡(jing)行業已(yi)經很成熟(shu), 因此(ci)不再論述。

4、在(zai)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)學中, 只有(you)在(zai)某(mou)些特殊情況下, 屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)數為(wei)P1、P2兩(liang)透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)(zu)(zu)合產(chan)生的(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)效(xiao)果(guo)才是屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)為(wei)P1+P2的(de)透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)。在(zai)眼球(qiu)(qiu)(qiu)與(yu)透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)(zu)(zu)成(cheng)的(de)光(guang)(guang)(guang)路中, 在(zai)效(xiao)果(guo)上或定性的(de)計(ji)算(suan)中, 也可以有(you)P1+P2這種情況, 這并非透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)(zu)(zu)合后的(de)實際屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)效(xiao)果(guo), 而(er)是一(yi)種簡化(hua)和(he)近(jin)似, 因為(wei)眼睛具(ju)有(you)自我(wo)改(gai)變屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)的(de)能力。雖然較難用(yong)實驗驗證(zheng), 但從眼球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)調(diao)節(jie)(jie)效(xiao)果(guo)看, 它應(ying)當(dang)具(ju)有(you)抵消鏡(jing)(jing)(jing)(jing)片屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)的(de)作(zuo)用(yong), 而(er)該公式卻具(ju)有(you)簡化(hua)計(ji)算(suan)的(de)作(zuo)用(yong)。對(dui)于(yu)眼球(qiu)(qiu)(qiu)和(he)透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)所(suo)組(zu)(zu)(zu)成(cheng)的(de)系統來說, 至(zhi)多是兩(liang)個透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)(zu)(zu)成(cheng)的(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)系統, 因此可以利用(yong)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)學理論進(jin)行計(ji)算(suan)。當(dang)戴上透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)時, 因眼球(qiu)(qiu)(qiu)特殊的(de)調(diao)節(jie)(jie)作(zuo)用(yong), 將透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)和(he)眼球(qiu)(qiu)(qiu)調(diao)節(jie)(jie)適應(ying)后的(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)相加(jia)減(jian), 也可得(de)到(dao)近(jin)似值, 雖然與(yu)準確地測量眼球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)力尚有(you)一(yi)段距離, 但在(zai)效(xiao)果(guo)上卻接近(jin)。在(zai)該論證(zheng)中, 盡(jin)管從理論上進(jin)行了(le)推導(dao), 但實驗和(he)測量都非常困難, 就象配制近(jin)視(shi)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)需要(yao)試(shi)戴一(yi)樣, 在(zai)用(yong)來指(zhi)導(dao)配鏡(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)過(guo)程中還要(yao)進(jin)行試(shi)驗。

5、從眼(yan)(yan)球的(de)(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)特點看, 有人測得眼(yan)(yan)球的(de)(de)(de)靜(jing)屈(qu)(qu)光(guang)力為(wei)+58.6D, 這(zhe)雖然是(shi)一特例(li), 但也基(ji)本反映出眼(yan)(yan)球具有很強的(de)(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)力, 其(qi)調(diao)節相對(dui)較(jiao)小, 正常眼(yan)(yan)為(wei)0——10D左右, 近視(shi)(shi)眼(yan)(yan)為(wei)n——10D(n指眼(yan)(yan)球的(de)(de)(de)近視(shi)(shi)屈(qu)(qu)光(guang)度數(shu))左右, 而它又固定在眼(yan)(yan)眶內, 因此對(dui)某(mou)一個人來說, 可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)眼(yan)(yan)球的(de)(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)系(xi)統——“透鏡”的(de)(de)(de)中心到視(shi)(shi)網膜的(de)(de)(de)距離不變(bian), 在以(yi)后的(de)(de)(de)計算中, 可(ke)認(ren)為(wei)像距為(wei)常數(shu)K, 對(dui)于(yu)眼(yan)(yan)球的(de)(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)來說, 如果(guo)能在視(shi)(shi)網膜上成(cheng)清晰的(de)(de)(de)像, 該屈(qu)(qu)光(guang)系(xi)統仍滿足透鏡成(cheng)像公式1/u+1/k=P

其中(zhong)K是(shi)常數, P為眼(yan)球的(de)屈光(guang)(guang)度數, 是(shi)變量(liang), 意思是(shi)不(bu)同(tong)的(de)人看不(bu)同(tong)距離(li)的(de)目(mu)標和不(bu)同(tong)的(de)人眼(yan)球的(de)屈光(guang)(guang)度數不(bu)同(tong), U指目(mu)標到眼(yan)球的(de)距離(li)。

該公式成立的(de)(de)(de)條件是: 某一(yi)時刻, 眼睛看(kan)某一(yi)距(ju)離的(de)(de)(de)目(mu)標, 且(qie)目(mu)標在眼睛的(de)(de)(de)近、遠點之間。

從公(gong)式(shi)(shi)看, 正視(shi)眼看無窮遠處(chu)時1/u=0, 上式(shi)(shi)可化為P=1/K, 可令1/k=P0, 即P0為眼球(qiu)的(de)(de)(de)靜屈光(guang)度。當看距(ju)眼球(qiu)為L的(de)(de)(de)目標時, “透鏡”成像(xiang)公(gong)式(shi)(shi)變為1/L+1/K=1/L+P0, 1/L為眼球(qiu)增(zeng)加(jia)的(de)(de)(de)屈光(guang)度數, 1/L+P0即為眼球(qiu)看距(ju)離為L的(de)(de)(de)目標時的(de)(de)(de)屈光(guang)度。

對于(yu)(yu)戴鏡(jing)者來說(shuo), 在一(yi)般(ban)情況下(xia), 眼球到眼鏡(jing)中心的(de)距離(li)約(yue)為(wei)1.2——2.4CM, 以(yi)下(xia)用h表(biao)示, 但對于(yu)(yu)某(mou)人某(mou)一(yi)時刻的(de)值是確(que)定的(de), 設屈光(guang)度為(wei)P'的(de)透鏡(jing)的(de)焦距為(wei)F, 當看距離(li)為(wei)L的(de)目標時, 鏡(jing)片成像公式如下(xia):

1/L+1/V=P' ==> 1/V=P'-1/L ①

此時透鏡所成(cheng)像到(dao)眼球(qiu)這(zhe)一“透鏡”的(de)距離(li)為|V|+h, 眼球(qiu)的(de)屈(qu)光(guang)情況滿足(zu)公式(shi): 1/(|V|+h)+1/K=P ②

從公(gong)式(shi)看, 如果|V|比h大得多, 根據①公(gong)式(shi), ②式(shi)可近似簡化為(wei):

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(zhi), 對(dui)于薄透鏡(jing)(jing)來(lai)說(shuo), 如果(guo)忽略眼(yan)球到鏡(jing)(jing)片(pian)的(de)(de)距離, 可以認為因戴(dai)近視眼(yan)鏡(jing)(jing)致(zhi)使(shi)眼(yan)球調節(jie)(jie)增(zeng)加的(de)(de)調節(jie)(jie)度數(shu)等于透鏡(jing)(jing)的(de)(de)屈(qu)光度數(shu)。在(zai)眼(yan)球與眼(yan)鏡(jing)(jing)組成的(de)(de)光學系統中, 各(ge)部分(fen)所產生的(de)(de)屈(qu)光度數(shu)可近似(si)相加減, 這(zhe)種分(fen)析可使(shi)計(ji)算簡化, 使(shi)問(wen)題變得容易。在(zai)以后的(de)(de)論述中, 我們將(jiang)利用這(zhe)一結果(guo)進(jin)行(xing)定性分(fen)析和近似(si)計(ji)算。

6、誤差(cha)分(fen)析。如果以公式為標(biao)準, 那么產生誤差(cha)的原(yuan)因是多方面的, 現對此分(fen)析。

(1) 因(yin)為眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)調(diao)節(jie)(jie)與(yu)形(xing)(xing)變(bian)同時進行(xing), 有調(diao)節(jie)(jie)就有形(xing)(xing)變(bian), 有形(xing)(xing)變(bian)就有眼(yan)(yan)(yan)球前后(hou)徑的(de)(de)變(bian)化(hua), 還由于晶(jing)狀體(ti)和角(jiao)膜本身(shen)形(xing)(xing)變(bian)而(er)導致的(de)(de)角(jiao)膜、房水、晶(jing)狀體(ti)所(suo)組(zu)成的(de)(de)“凸透(tou)鏡”光(guang)心的(de)(de)變(bian)化(hua)。雖(sui)然近(jin)(jin)(jin)視或老視本身(shen)并不(bu)(bu)能說(shuo)(shuo)明(ming)其前后(hou)徑的(de)(de)變(bian)化(hua)(一(yi)說(shuo)(shuo), 近(jin)(jin)(jin)視眼(yan)(yan)(yan)是眼(yan)(yan)(yan)球成像在視網膜前方, 但(dan)近(jin)(jin)(jin)調(diao)節(jie)(jie)的(de)(de)過強(qiang)或睫狀肌不(bu)(bu)能放松都可實現(xian)這一(yi)點, 不(bu)(bu)能充分說(shuo)(shuo)明(ming)眼(yan)(yan)(yan)球前后(hou)徑變(bian)長), 但(dan)更不(bu)(bu)能說(shuo)(shuo)明(ming)其不(bu)(bu)變(bian)性。這些因(yin)素(su)的(de)(de)存在決定了公式中K只(zhi)是一(yi)個(ge)近(jin)(jin)(jin)似(si), 而(er)且近(jin)(jin)(jin)調(diao)節(jie)(jie)幅(fu)度(du)(du)越大, K值變(bian)化(hua)越大, 這是產(chan)生誤(wu)差(cha)的(de)(de)一(yi)個(ge)原因(yin)。但(dan)考慮(lv)到在眼(yan)(yan)(yan)球調(diao)節(jie)(jie)中, 晶(jing)狀體(ti)的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)調(diao)節(jie)(jie)和眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)(約60屈(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du))相差(cha)很遠,而(er)眼(yan)(yan)(yan)球調(diao)節(jie)(jie)幅(fu)度(du)(du)一(yi)般少于10個(ge)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du), 相對較小, 角(jiao)膜屈(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)變(bian)化(hua)更小, 因(yin)此, 可認為“透(tou)鏡”光(guang)心到視網膜的(de)(de)距離幾乎不(bu)(bu)變(bian)。

(2) 因每個(ge)人(ren)的眼球前后徑不(bu)等(deng), 對不(bu)同的人(ren)而(er)言, K并非(fei)常(chang)數(shu), 很難準確測量(liang), 但具體到某(mou)一個(ge)人(ren)的某(mou)一階段而(er)言, 眼球前后徑不(bu)變, 可認(ren)為K是常(chang)數(shu)。

(3) 對不同(tong)的人(ren)而言, 眼鏡片(pian)到“凸透鏡”光學(xue)中心的距離是一較難(nan)測量的變(bian)量, 這也影響(xiang)到計算的準確性。由計算可知, h增大時, 誤差增大, 反之越小(xiao)。

7、在(zai)眼(yan)(yan)前放置透(tou)鏡(jing)時, 與正常眼(yan)(yan)相比, 如果(guo)眼(yan)(yan)睛仍然能(neng)看(kan)清目(mu)標(biao), 從眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)調(diao)節效(xiao)果(guo)看(kan), 眼(yan)(yan)鏡(jing)首先抵(di)消眼(yan)(yan)球(qiu)調(diao)節的(de)(de)不足, 因(yin)此(ci)在(zai)以后的(de)(de)計算中, 只(zhi)要在(zai)眼(yan)(yan)球(qiu)正常的(de)(de)調(diao)節范圍內, 用于抵(di)消透(tou)鏡(jing)的(de)(de)效(xiao)果(guo)在(zai)理論(lun)上能(neng)夠成立, 我們(men)無(wu)須注意眼(yan)(yan)球(qiu)實際屈(qu)光(guang)度的(de)(de)變化(hua)。對眼(yan)(yan)球(qiu)來說(shuo), 不管戴多少屈(qu)光(guang)度的(de)(de)眼(yan)(yan)鏡(jing), 要看(kan)清前面的(de)(de)目(mu)標(biao), 必須低消眼(yan)(yan)鏡(jing)的(de)(de)作用而增加(jia)屈(qu)光(guang)度調(diao)節。

8、由于配鏡誤差(cha)、適應等原因(yin)(yin), 即使把各種因(yin)(yin)素都考慮進去,理(li)論(lun)(lun)對于實踐(jian)也只是一種近似, 眼(yan)球調(diao)節幅度較大(da)時(shi), 這種簡單化、理(li)想化的理(li)論(lun)(lun)會因(yin)(yin)自身形變而使誤差(cha)增大(da)。再者, 鏡片到眼(yan)球光學中心(xin)的距(ju)離隨(sui)不(bu)同的人而不(bu)同, 這又無(wu)法用物理(li)公(gong)式表示, 在(zai)具體配制時(shi)要具體問題具體分析。

9、對于眼(yan)球和鏡(jing)(jing)片(pian)所組成(cheng)的(de)屈(qu)光(guang)系(xi)統來說(shuo), 鏡(jing)(jing)片(pian)度數(shu)(shu)是(shi)確定的(de), 而(er)眼(yan)球的(de)屈(qu)光(guang)度數(shu)(shu)卻是(shi)個(ge)變(bian)量, 因此, 把眼(yan)球看(kan)成(cheng)是(shi)一個(ge)可調凸透鏡(jing)(jing)的(de)意思是(shi): 眼(yan)睛透過眼(yan)鏡(jing)(jing)能(neng)看(kan)清(qing)某一目(mu)標時(shi), 眼(yan)球的(de)屈(qu)光(guang)度數(shu)(shu)確定, 因而(er)完全可以利用屈(qu)光(guang)學理(li)論進行計算(suan), 但眼(yan)球看(kan)目(mu)標的(de)距離發生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi), 其屈(qu)光(guang)度數(shu)(shu)也隨之(zhi)變(bian)化(hua)。

10、對眼球與眼鏡組成(cheng)的屈光(guang)系統而言, 只(zhi)有兩個“透(tou)鏡”組成(cheng), 可看(kan)(kan)成(cheng)一個等效的透(tou)鏡組, 透(tou)鏡的度(du)數可相加(jia)減(jian), 比如(ru)一個+5D的透(tou)鏡, 可看(kan)(kan)成(cheng)是一個(+2D)+(+3D)的透(tou)鏡組, 雖(sui)然在(zai)多數情況(kuang)下并(bing)不成(cheng)立, 但在(zai)理論為我們解(jie)決(jue)問題提(ti)供了(le)方(fang)便(bian)。