近視眼鏡的原理是什么

1、對(dui)于(yu)同種材料制成(cheng)的凸(tu)透(tou)鏡, 其(qi)凸(tu)度(du)(du)越大, 屈光度(du)(du)數(shu)越大, 反(fan)之越小。換言之, 對(dui)同一只(zhi)眼球(qiu)而言, 近(jin)視(shi)度(du)(du)數(shu)越高, 眼球(qiu)越突出, 需戴近(jin)視(shi)鏡度(du)(du)數(shu)越高。

2、眼(yan)(yan)球的屈光系統是(shi)個可(ke)調的“凸透鏡(jing)”, 因而形態可(ke)變, 當眼(yan)(yan)前放上凹透鏡(jing)時, 眼(yan)(yan)球仍(reng)具(ju)有自我調節功能, 眼(yan)(yan)睛能看清(qing)不同距(ju)離的目標和近視(shi)或老視(shi)患者戴鏡(jing)能適應本身就(jiu)說明了(le)這(zhe)一點。

3、由于普通(tong)(tong)眼(yan)(yan)鏡(jing)與(yu)眼(yan)(yan)球相分離, 形象直觀, 容易計(ji)算。本(ben)節探討的(de)重點是(shi)眼(yan)(yan)鏡(jing)對(dui)眼(yan)(yan)球屈(qu)光(guang)的(de)影響, 對(dui)有關眼(yan)(yan)鏡(jing)的(de)論述, 都是(shi)針對(dui)普通(tong)(tong)眼(yan)(yan)鏡(jing)。戴角膜接(jie)觸(chu)鏡(jing)與(yu)普通(tong)(tong)眼(yan)(yan)鏡(jing)在(zai)屈(qu)光(guang)方面具有相同的(de)效(xiao)果(guo), 其原理和(he)技術在(zai)眼(yan)(yan)鏡(jing)行業已經很成熟, 因此不再論述。

4、在(zai)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)學中(zhong)(zhong)(zhong), 只有(you)(you)(you)在(zai)某些特殊情(qing)況(kuang)下, 屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)數為(wei)P1、P2兩透(tou)鏡(jing)(jing)組合產生(sheng)的(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)效(xiao)果才是屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)為(wei)P1+P2的(de)透(tou)鏡(jing)(jing)。在(zai)眼(yan)球(qiu)與(yu)透(tou)鏡(jing)(jing)組成的(de)光(guang)(guang)路(lu)中(zhong)(zhong)(zhong), 在(zai)效(xiao)果上或定(ding)性的(de)計算中(zhong)(zhong)(zhong), 也(ye)(ye)可(ke)以有(you)(you)(you)P1+P2這(zhe)種情(qing)況(kuang), 這(zhe)并非(fei)透(tou)鏡(jing)(jing)組合后(hou)的(de)實際屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)效(xiao)果, 而是一種簡(jian)化和近似(si), 因(yin)(yin)為(wei)眼(yan)睛具(ju)有(you)(you)(you)自我改變(bian)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)的(de)能力。雖然較難(nan)用(yong)(yong)(yong)實驗驗證, 但(dan)從眼(yan)球(qiu)的(de)調(diao)節(jie)(jie)效(xiao)果看, 它(ta)應當(dang)具(ju)有(you)(you)(you)抵消鏡(jing)(jing)片屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)的(de)作用(yong)(yong)(yong), 而該(gai)公式卻具(ju)有(you)(you)(you)簡(jian)化計算的(de)作用(yong)(yong)(yong)。對于(yu)眼(yan)球(qiu)和透(tou)鏡(jing)(jing)所組成的(de)系統來(lai)說, 至多(duo)是兩個透(tou)鏡(jing)(jing)組成的(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)系統, 因(yin)(yin)此可(ke)以利用(yong)(yong)(yong)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)學理論(lun)進行計算。當(dang)戴上透(tou)鏡(jing)(jing)時, 因(yin)(yin)眼(yan)球(qiu)特殊的(de)調(diao)節(jie)(jie)作用(yong)(yong)(yong), 將(jiang)透(tou)鏡(jing)(jing)的(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)和眼(yan)球(qiu)調(diao)節(jie)(jie)適應后(hou)的(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)相加減, 也(ye)(ye)可(ke)得到近似(si)值, 雖然與(yu)準確地測(ce)量眼(yan)球(qiu)的(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)力尚(shang)有(you)(you)(you)一段距(ju)離, 但(dan)在(zai)效(xiao)果上卻接近。在(zai)該(gai)論(lun)證中(zhong)(zhong)(zhong), 盡管從理論(lun)上進行了(le)推導, 但(dan)實驗和測(ce)量都非(fei)常困難(nan), 就(jiu)象配(pei)制(zhi)近視鏡(jing)(jing)需要試(shi)戴一樣, 在(zai)用(yong)(yong)(yong)來(lai)指導配(pei)鏡(jing)(jing)的(de)過程中(zhong)(zhong)(zhong)還要進行試(shi)驗。

5、從眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)(de)屈光特點看, 有(you)人測得眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)(de)靜(jing)屈光力為+58.6D, 這雖(sui)然是一特例, 但(dan)也基本反映出眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)具有(you)很(hen)強的(de)(de)(de)屈光力, 其調節相對(dui)較小, 正常眼(yan)(yan)(yan)為0——10D左右, 近視眼(yan)(yan)(yan)為n——10D(n指眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)(de)近視屈光度(du)數)左右, 而(er)它又固定在(zai)眼(yan)(yan)(yan)眶內, 因此對(dui)某一個人來(lai)說, 可以認為眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)(de)屈光系(xi)統——“透鏡(jing)”的(de)(de)(de)中心到視網(wang)膜的(de)(de)(de)距(ju)離(li)不變(bian), 在(zai)以后的(de)(de)(de)計算中, 可認為像(xiang)距(ju)為常數K, 對(dui)于眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)(de)屈光來(lai)說, 如(ru)果能在(zai)視網(wang)膜上(shang)成(cheng)清晰(xi)的(de)(de)(de)像(xiang), 該屈光系(xi)統仍(reng)滿足透鏡(jing)成(cheng)像(xiang)公(gong)式1/u+1/k=P

其中K是常數(shu)(shu), P為眼(yan)球(qiu)的(de)屈光度(du)數(shu)(shu), 是變量, 意思(si)是不同的(de)人看不同距(ju)離的(de)目(mu)標(biao)和不同的(de)人眼(yan)球(qiu)的(de)屈光度(du)數(shu)(shu)不同, U指目(mu)標(biao)到眼(yan)球(qiu)的(de)距(ju)離。

該公式成立的條件是: 某(mou)一時刻, 眼睛(jing)看某(mou)一距(ju)離(li)的目(mu)標(biao), 且目(mu)標(biao)在眼睛(jing)的近、遠(yuan)點之間。

從公式看, 正視眼(yan)看無窮(qiong)遠處時1/u=0, 上式可(ke)化為(wei)P=1/K, 可(ke)令1/k=P0, 即(ji)(ji)P0為(wei)眼(yan)球的(de)(de)(de)靜(jing)屈(qu)(qu)光度(du)。當看距(ju)眼(yan)球為(wei)L的(de)(de)(de)目標(biao)時, “透鏡”成像公式變為(wei)1/L+1/K=1/L+P0, 1/L為(wei)眼(yan)球增加(jia)的(de)(de)(de)屈(qu)(qu)光度(du)數, 1/L+P0即(ji)(ji)為(wei)眼(yan)球看距(ju)離為(wei)L的(de)(de)(de)目標(biao)時的(de)(de)(de)屈(qu)(qu)光度(du)。

對于(yu)戴鏡者(zhe)來說, 在一般情況(kuang)下(xia)(xia), 眼球到眼鏡中心的(de)距(ju)離(li)約為(wei)(wei)1.2——2.4CM, 以下(xia)(xia)用h表示, 但對于(yu)某(mou)人某(mou)一時(shi)刻的(de)值是確定的(de), 設屈光度為(wei)(wei)P'的(de)透鏡的(de)焦距(ju)為(wei)(wei)F, 當看距(ju)離(li)為(wei)(wei)L的(de)目(mu)標(biao)時(shi), 鏡片成像公式如下(xia)(xia):

1/L+1/V=P' ==> 1/V=P'-1/L ①

此(ci)時(shi)透鏡(jing)所成像到眼(yan)球(qiu)這一(yi)“透鏡(jing)”的距離為|V|+h, 眼(yan)球(qiu)的屈光情況滿足公式: 1/(|V|+h)+1/K=P ②

從公(gong)式(shi)看(kan), 如果|V|比h大得多, 根據①公(gong)式(shi), ②式(shi)可近(jin)似(si)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(huan)言之, 對于(yu)薄透鏡(jing)(jing)來說(shuo), 如果忽(hu)略眼球(qiu)到(dao)鏡(jing)(jing)片的(de)(de)距離, 可以認(ren)為因戴近視眼鏡(jing)(jing)致使眼球(qiu)調節增加的(de)(de)調節度數等于(yu)透鏡(jing)(jing)的(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度數。在(zai)眼球(qiu)與眼鏡(jing)(jing)組成(cheng)的(de)(de)光(guang)(guang)學系統(tong)中, 各部分(fen)所產生的(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度數可近似(si)相加減, 這(zhe)種分(fen)析可使計算簡化, 使問題(ti)變得容易。在(zai)以后的(de)(de)論述中, 我們將利用這(zhe)一結(jie)果進行定性(xing)分(fen)析和(he)近似(si)計算。

6、誤(wu)差分析。如果以公式為(wei)標準, 那么產生誤(wu)差的原因是多方面的, 現對(dui)此分析。

(1) 因(yin)為眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)的(de)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)與形(xing)變(bian)(bian)(bian)同(tong)時進行, 有(you)(you)(you)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)就有(you)(you)(you)形(xing)變(bian)(bian)(bian), 有(you)(you)(you)形(xing)變(bian)(bian)(bian)就有(you)(you)(you)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)前后徑的(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua), 還由(you)于晶狀體和角膜(mo)本身形(xing)變(bian)(bian)(bian)而導(dao)致的(de)角膜(mo)、房水、晶狀體所組(zu)成(cheng)的(de)“凸透鏡(jing)”光(guang)(guang)心(xin)的(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)。雖然近(jin)(jin)(jin)視(shi)(shi)(shi)(shi)或(huo)老視(shi)(shi)(shi)(shi)本身并不(bu)(bu)能(neng)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)明其前后徑的(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(一說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo), 近(jin)(jin)(jin)視(shi)(shi)(shi)(shi)眼(yan)(yan)(yan)是(shi)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)成(cheng)像在視(shi)(shi)(shi)(shi)網膜(mo)前方, 但近(jin)(jin)(jin)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)的(de)過強或(huo)睫(jie)狀肌(ji)不(bu)(bu)能(neng)放松都可實(shi)現這(zhe)一點, 不(bu)(bu)能(neng)充分說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)明眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)前后徑變(bian)(bian)(bian)長), 但更(geng)不(bu)(bu)能(neng)說(shuo)(shuo)(shuo)(shuo)明其不(bu)(bu)變(bian)(bian)(bian)性(xing)。這(zhe)些(xie)因(yin)素的(de)存在決(jue)定(ding)了公式中K只是(shi)一個近(jin)(jin)(jin)似, 而且近(jin)(jin)(jin)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)幅(fu)(fu)度(du)越(yue)大, K值變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)越(yue)大, 這(zhe)是(shi)產生誤差的(de)一個原因(yin)。但考慮到在眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)中, 晶狀體的(de)屈(qu)光(guang)(guang)度(du)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)和眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)的(de)屈(qu)光(guang)(guang)度(du)(約60屈(qu)光(guang)(guang)度(du))相(xiang)差很遠(yuan),而眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)幅(fu)(fu)度(du)一般少(shao)于10個屈(qu)光(guang)(guang)度(du), 相(xiang)對較小(xiao), 角膜(mo)屈(qu)光(guang)(guang)度(du)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)更(geng)小(xiao), 因(yin)此, 可認為“透鏡(jing)”光(guang)(guang)心(xin)到視(shi)(shi)(shi)(shi)網膜(mo)的(de)距(ju)離幾乎不(bu)(bu)變(bian)(bian)(bian)。

(2) 因(yin)每個人(ren)的(de)眼球前后(hou)徑(jing)不等(deng), 對不同的(de)人(ren)而言, K并非常數(shu), 很難(nan)準確測量, 但具體到某一(yi)個人(ren)的(de)某一(yi)階段而言, 眼球前后(hou)徑(jing)不變, 可認為(wei)K是常數(shu)。

(3) 對不同的(de)人而言, 眼鏡(jing)片到(dao)“凸透鏡(jing)”光學中心的(de)距離是一(yi)較難測量的(de)變量, 這也影響(xiang)到(dao)計算的(de)準確(que)性(xing)。由計算可知, h增(zeng)大時, 誤(wu)差(cha)增(zeng)大, 反之越小。

7、在(zai)(zai)眼前放置透鏡(jing)時, 與(yu)正(zheng)常(chang)眼相比(bi), 如果眼睛仍然(ran)能看(kan)清(qing)目標, 從眼球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)調(diao)(diao)節效果看(kan), 眼鏡(jing)首先抵(di)消(xiao)(xiao)眼球(qiu)(qiu)(qiu)調(diao)(diao)節的(de)(de)(de)不(bu)足, 因此(ci)在(zai)(zai)以(yi)后的(de)(de)(de)計算(suan)中(zhong), 只要(yao)在(zai)(zai)眼球(qiu)(qiu)(qiu)正(zheng)常(chang)的(de)(de)(de)調(diao)(diao)節范圍內, 用于抵(di)消(xiao)(xiao)透鏡(jing)的(de)(de)(de)效果在(zai)(zai)理論上能夠成立, 我們無須(xu)(xu)注意眼球(qiu)(qiu)(qiu)實際屈光度(du)(du)的(de)(de)(de)變(bian)化。對眼球(qiu)(qiu)(qiu)來(lai)說, 不(bu)管戴(dai)多少屈光度(du)(du)的(de)(de)(de)眼鏡(jing), 要(yao)看(kan)清(qing)前面的(de)(de)(de)目標, 必須(xu)(xu)低消(xiao)(xiao)眼鏡(jing)的(de)(de)(de)作用而增(zeng)加屈光度(du)(du)調(diao)(diao)節。

8、由于配(pei)鏡(jing)誤差、適應等原因, 即使把(ba)各種因素(su)都考慮進去,理(li)(li)論對于實踐也只是一種近(jin)似, 眼球調節幅度較大時(shi), 這(zhe)種簡單化(hua)、理(li)(li)想化(hua)的(de)理(li)(li)論會(hui)因自身(shen)形變而使誤差增大。再(zai)者, 鏡(jing)片到眼球光(guang)學(xue)中心的(de)距離隨不同的(de)人而不同, 這(zhe)又無法用物理(li)(li)公式表示(shi), 在(zai)具體(ti)配(pei)制時(shi)要具體(ti)問題(ti)具體(ti)分析。

9、對(dui)于眼球和鏡片所組成的(de)屈(qu)光系統來說(shuo), 鏡片度數是確(que)定的(de), 而眼球的(de)屈(qu)光度數卻是個(ge)變(bian)量(liang), 因此, 把眼球看成是一個(ge)可調凸(tu)透鏡的(de)意思(si)是: 眼睛透過眼鏡能看清某一目標(biao)時, 眼球的(de)屈(qu)光度數確(que)定, 因而完全可以利用(yong)屈(qu)光學理(li)論進行計(ji)算, 但眼球看目標(biao)的(de)距離發生(sheng)變(bian)化時, 其屈(qu)光度數也隨之變(bian)化。

10、對眼球與眼鏡組成的(de)屈光系統而言, 只有兩個“透鏡”組成, 可(ke)看成一(yi)個等效的(de)透鏡組, 透鏡的(de)度數(shu)可(ke)相(xiang)加減, 比如一(yi)個+5D的(de)透鏡, 可(ke)看成是一(yi)個(+2D)+(+3D)的(de)透鏡組, 雖然(ran)在多數(shu)情況下并不(bu)成立(li), 但(dan)在理論為我們解(jie)決問題提供了方便(bian)。