近視眼鏡的原理是什么

1、對于同(tong)種材料制成(cheng)的凸透鏡, 其凸度(du)越大(da), 屈光度(du)數(shu)(shu)越大(da), 反之越小。換言之, 對同(tong)一只(zhi)眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)而言, 近(jin)視(shi)(shi)度(du)數(shu)(shu)越高(gao), 眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)越突出, 需戴近(jin)視(shi)(shi)鏡度(du)數(shu)(shu)越高(gao)。

2、眼球(qiu)的屈(qu)光(guang)系(xi)統是個(ge)可(ke)調(diao)的“凸透鏡”, 因而(er)形態(tai)可(ke)變, 當眼前放(fang)上凹透鏡時, 眼球(qiu)仍具有(you)自我調(diao)節功(gong)能(neng), 眼睛(jing)能(neng)看清(qing)不同距(ju)離的目標和近視(shi)或老視(shi)患者戴鏡能(neng)適應(ying)本身就說明了(le)這一(yi)點。

3、由于普通(tong)(tong)眼(yan)(yan)(yan)(yan)鏡(jing)(jing)與(yu)眼(yan)(yan)(yan)(yan)球相分(fen)離, 形象直觀, 容易(yi)計算。本節(jie)探(tan)討的(de)重點是(shi)(shi)眼(yan)(yan)(yan)(yan)鏡(jing)(jing)對(dui)(dui)眼(yan)(yan)(yan)(yan)球屈光(guang)的(de)影響, 對(dui)(dui)有(you)關眼(yan)(yan)(yan)(yan)鏡(jing)(jing)的(de)論述(shu), 都是(shi)(shi)針對(dui)(dui)普通(tong)(tong)眼(yan)(yan)(yan)(yan)鏡(jing)(jing)。戴(dai)角膜接觸鏡(jing)(jing)與(yu)普通(tong)(tong)眼(yan)(yan)(yan)(yan)鏡(jing)(jing)在(zai)(zai)屈光(guang)方(fang)面(mian)具有(you)相同的(de)效果(guo), 其原理(li)和技術在(zai)(zai)眼(yan)(yan)(yan)(yan)鏡(jing)(jing)行業已經很成熟, 因此不再論述(shu)。

4、在(zai)(zai)(zai)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)學中(zhong)(zhong), 只有(you)(you)在(zai)(zai)(zai)某(mou)些特殊(shu)情況下, 屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)數為P1、P2兩(liang)透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)組合(he)產生(sheng)的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)(guo)才是屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)為P1+P2的(de)(de)透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)。在(zai)(zai)(zai)眼(yan)(yan)(yan)球與透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)組成的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)路中(zhong)(zhong), 在(zai)(zai)(zai)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)(guo)上或(huo)定(ding)性的(de)(de)計(ji)算(suan)(suan)中(zhong)(zhong), 也可以有(you)(you)P1+P2這(zhe)種(zhong)情況, 這(zhe)并非透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)組合(he)后的(de)(de)實際屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)(guo), 而(er)是一種(zhong)簡(jian)化和近似(si), 因為眼(yan)(yan)(yan)睛具有(you)(you)自我改(gai)變屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)的(de)(de)能力。雖然(ran)較難(nan)用實驗驗證, 但從(cong)眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)調節(jie)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)(guo)看(kan), 它(ta)應當(dang)具有(you)(you)抵消(xiao)鏡(jing)(jing)片屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)的(de)(de)作用, 而(er)該公式卻(que)具有(you)(you)簡(jian)化計(ji)算(suan)(suan)的(de)(de)作用。對于眼(yan)(yan)(yan)球和透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)所(suo)組成的(de)(de)系(xi)(xi)統(tong)(tong)來(lai)說, 至多是兩(liang)個透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)組成的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)系(xi)(xi)統(tong)(tong), 因此(ci)可以利用屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)學理論進行計(ji)算(suan)(suan)。當(dang)戴(dai)上透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)時, 因眼(yan)(yan)(yan)球特殊(shu)的(de)(de)調節(jie)作用, 將透(tou)(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)和眼(yan)(yan)(yan)球調節(jie)適應后的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)度(du)(du)相加(jia)減(jian), 也可得到近似(si)值, 雖然(ran)與準確地測(ce)量(liang)眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)力尚有(you)(you)一段(duan)距(ju)離, 但在(zai)(zai)(zai)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)(guo)上卻(que)接近。在(zai)(zai)(zai)該論證中(zhong)(zhong), 盡管從(cong)理論上進行了推導, 但實驗和測(ce)量(liang)都(dou)非常困(kun)難(nan), 就(jiu)象配(pei)制近視鏡(jing)(jing)需要(yao)試戴(dai)一樣(yang), 在(zai)(zai)(zai)用來(lai)指導配(pei)鏡(jing)(jing)的(de)(de)過程(cheng)中(zhong)(zhong)還要(yao)進行試驗。

5、從(cong)眼(yan)(yan)球的(de)屈(qu)光特點看, 有人測得(de)眼(yan)(yan)球的(de)靜屈(qu)光力為(wei)+58.6D, 這雖(sui)然是一(yi)特例(li), 但也基本反(fan)映出眼(yan)(yan)球具有很強(qiang)的(de)屈(qu)光力, 其調節相對較小, 正常(chang)眼(yan)(yan)為(wei)0——10D左右, 近(jin)視(shi)眼(yan)(yan)為(wei)n——10D(n指眼(yan)(yan)球的(de)近(jin)視(shi)屈(qu)光度(du)數)左右, 而(er)它又(you)固定在眼(yan)(yan)眶(kuang)內, 因此對某一(yi)個人來(lai)說(shuo), 可(ke)以(yi)(yi)認為(wei)眼(yan)(yan)球的(de)屈(qu)光系(xi)統——“透鏡”的(de)中(zhong)心(xin)到視(shi)網(wang)膜(mo)(mo)的(de)距(ju)(ju)離(li)不(bu)變, 在以(yi)(yi)后(hou)的(de)計算中(zhong), 可(ke)認為(wei)像(xiang)距(ju)(ju)為(wei)常(chang)數K, 對于眼(yan)(yan)球的(de)屈(qu)光來(lai)說(shuo), 如果能在視(shi)網(wang)膜(mo)(mo)上成(cheng)清晰的(de)像(xiang), 該屈(qu)光系(xi)統仍滿足透鏡成(cheng)像(xiang)公式1/u+1/k=P

其中K是常數, P為眼球的(de)(de)屈光度(du)數, 是變量, 意思是不同(tong)的(de)(de)人(ren)看不同(tong)距離的(de)(de)目(mu)(mu)標和不同(tong)的(de)(de)人(ren)眼球的(de)(de)屈光度(du)數不同(tong), U指目(mu)(mu)標到眼球的(de)(de)距離。

該公(gong)式(shi)成立的(de)條件是: 某(mou)一時刻, 眼睛看某(mou)一距離(li)的(de)目(mu)(mu)標(biao), 且目(mu)(mu)標(biao)在眼睛的(de)近、遠(yuan)點之間。

從(cong)公(gong)式(shi)(shi)看(kan), 正視眼(yan)(yan)看(kan)無(wu)窮遠處(chu)時(shi)1/u=0, 上(shang)式(shi)(shi)可化為(wei)(wei)(wei)P=1/K, 可令(ling)1/k=P0, 即(ji)P0為(wei)(wei)(wei)眼(yan)(yan)球的(de)(de)靜屈光度(du)。當(dang)看(kan)距眼(yan)(yan)球為(wei)(wei)(wei)L的(de)(de)目標時(shi), “透(tou)鏡”成像(xiang)公(gong)式(shi)(shi)變為(wei)(wei)(wei)1/L+1/K=1/L+P0, 1/L為(wei)(wei)(wei)眼(yan)(yan)球增加的(de)(de)屈光度(du)數, 1/L+P0即(ji)為(wei)(wei)(wei)眼(yan)(yan)球看(kan)距離(li)為(wei)(wei)(wei)L的(de)(de)目標時(shi)的(de)(de)屈光度(du)。

對于戴鏡者來說(shuo), 在一般情況下, 眼球到(dao)眼鏡中心的(de)(de)(de)距離約(yue)為(wei)1.2——2.4CM, 以(yi)下用h表示, 但對于某人某一時刻的(de)(de)(de)值(zhi)是確定的(de)(de)(de), 設屈(qu)光度為(wei)P'的(de)(de)(de)透鏡的(de)(de)(de)焦距為(wei)F, 當看距離為(wei)L的(de)(de)(de)目標時, 鏡片成(cheng)像公式如下:

1/L+1/V=P' ==> 1/V=P'-1/L ①

此時透(tou)鏡所成像(xiang)到眼球(qiu)這一“透(tou)鏡”的(de)距(ju)離(li)為|V|+h, 眼球(qiu)的(de)屈光情況滿足公式: 1/(|V|+h)+1/K=P ②

從公式看, 如果|V|比h大(da)得多, 根(gen)據①公式, ②式可近似簡化(hua)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(huan)言之, 對于薄透(tou)鏡來說, 如果忽略眼(yan)(yan)球到鏡片(pian)的(de)距(ju)離, 可以(yi)認(ren)為因(yin)戴(dai)近視眼(yan)(yan)鏡致使眼(yan)(yan)球調(diao)(diao)節增加的(de)調(diao)(diao)節度數等于透(tou)鏡的(de)屈光(guang)度數。在眼(yan)(yan)球與(yu)眼(yan)(yan)鏡組成的(de)光(guang)學(xue)系統中(zhong)(zhong), 各部分(fen)所產(chan)生的(de)屈光(guang)度數可近似相加減, 這種分(fen)析可使計(ji)(ji)算簡化, 使問題變得容易。在以(yi)后的(de)論(lun)述(shu)中(zhong)(zhong), 我們將利用這一結(jie)果進行定性分(fen)析和近似計(ji)(ji)算。

6、誤(wu)差分析。如果以公式為標準, 那么產生誤(wu)差的(de)原(yuan)因是多方(fang)面(mian)的(de), 現對此分析。

(1) 因(yin)為眼(yan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)調(diao)節與(yu)形(xing)變同時進行, 有調(diao)節就有形(xing)變, 有形(xing)變就有眼(yan)球(qiu)(qiu)前后(hou)徑(jing)的(de)(de)(de)變化(hua), 還由于晶狀體和(he)角膜(mo)(mo)本身形(xing)變而導致(zhi)的(de)(de)(de)角膜(mo)(mo)、房水、晶狀體所組成(cheng)的(de)(de)(de)“凸透(tou)鏡”光心的(de)(de)(de)變化(hua)。雖然近視或老視本身并不(bu)(bu)能(neng)(neng)說(shuo)明(ming)其(qi)前后(hou)徑(jing)的(de)(de)(de)變化(hua)(一(yi)說(shuo), 近視眼(yan)是眼(yan)球(qiu)(qiu)成(cheng)像在(zai)視網膜(mo)(mo)前方, 但(dan)近調(diao)節的(de)(de)(de)過強(qiang)或睫狀肌(ji)不(bu)(bu)能(neng)(neng)放松都可實現(xian)這一(yi)點(dian), 不(bu)(bu)能(neng)(neng)充分(fen)說(shuo)明(ming)眼(yan)球(qiu)(qiu)前后(hou)徑(jing)變長), 但(dan)更(geng)不(bu)(bu)能(neng)(neng)說(shuo)明(ming)其(qi)不(bu)(bu)變性。這些(xie)因(yin)素的(de)(de)(de)存在(zai)決定(ding)了公(gong)式中K只是一(yi)個近似, 而且(qie)近調(diao)節幅(fu)度(du)越大(da), K值(zhi)變化(hua)越大(da), 這是產(chan)生誤差的(de)(de)(de)一(yi)個原因(yin)。但(dan)考慮到(dao)在(zai)眼(yan)球(qiu)(qiu)調(diao)節中, 晶狀體的(de)(de)(de)屈光度(du)調(diao)節和(he)眼(yan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)屈光度(du)(約60屈光度(du))相差很遠(yuan),而眼(yan)球(qiu)(qiu)調(diao)節幅(fu)度(du)一(yi)般(ban)少于10個屈光度(du), 相對較小(xiao), 角膜(mo)(mo)屈光度(du)變化(hua)更(geng)小(xiao), 因(yin)此, 可認為“透(tou)鏡”光心到(dao)視網膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)距(ju)離幾乎(hu)不(bu)(bu)變。

(2) 因每個(ge)人(ren)的眼球(qiu)前(qian)后(hou)徑不(bu)等, 對不(bu)同的人(ren)而言(yan), K并非常數(shu), 很難(nan)準確測量, 但(dan)具(ju)體(ti)到某一個(ge)人(ren)的某一階段而言(yan), 眼球(qiu)前(qian)后(hou)徑不(bu)變, 可(ke)認為K是常數(shu)。

(3) 對不同的(de)人(ren)而言(yan), 眼(yan)鏡片(pian)到“凸透鏡”光(guang)學中心的(de)距(ju)離是一(yi)較難測量的(de)變(bian)量, 這(zhe)也影響到計(ji)算(suan)的(de)準確性。由(you)計(ji)算(suan)可知(zhi), h增(zeng)大時, 誤差增(zeng)大, 反之越小。

7、在(zai)眼(yan)(yan)前放(fang)置透鏡時, 與正常(chang)眼(yan)(yan)相比, 如(ru)果眼(yan)(yan)睛仍然能(neng)看清目標(biao), 從眼(yan)(yan)球的(de)調節效果看, 眼(yan)(yan)鏡首先抵(di)(di)消眼(yan)(yan)球調節的(de)不(bu)足, 因(yin)此在(zai)以后(hou)的(de)計算中, 只要在(zai)眼(yan)(yan)球正常(chang)的(de)調節范圍內(nei), 用于抵(di)(di)消透鏡的(de)效果在(zai)理論上能(neng)夠成立, 我們無須(xu)注意眼(yan)(yan)球實際屈光(guang)(guang)度的(de)變化(hua)。對眼(yan)(yan)球來說, 不(bu)管戴多少(shao)屈光(guang)(guang)度的(de)眼(yan)(yan)鏡, 要看清前面的(de)目標(biao), 必須(xu)低消眼(yan)(yan)鏡的(de)作用而增加屈光(guang)(guang)度調節。

8、由于配鏡誤(wu)差(cha)、適(shi)應等(deng)原(yuan)因, 即使把各種因素都考慮(lv)進去(qu),理論對于實(shi)踐也只是一(yi)種近似, 眼(yan)球調節幅度較大時, 這(zhe)(zhe)種簡單化、理想化的理論會因自身形變(bian)而(er)使誤(wu)差(cha)增大。再(zai)者(zhe), 鏡片(pian)到眼(yan)球光學中心(xin)的距(ju)離隨不(bu)同(tong)的人而(er)不(bu)同(tong), 這(zhe)(zhe)又無法用(yong)物理公式表示, 在具(ju)體配制時要具(ju)體問題具(ju)體分(fen)析。

9、對于眼(yan)(yan)球和鏡(jing)片所組成的(de)屈光(guang)(guang)系統來說, 鏡(jing)片度(du)數是(shi)(shi)確(que)定(ding)的(de), 而眼(yan)(yan)球的(de)屈光(guang)(guang)度(du)數卻(que)是(shi)(shi)個變(bian)量, 因此, 把眼(yan)(yan)球看(kan)成是(shi)(shi)一個可(ke)調凸透鏡(jing)的(de)意思是(shi)(shi): 眼(yan)(yan)睛透過(guo)眼(yan)(yan)鏡(jing)能看(kan)清某一目標時, 眼(yan)(yan)球的(de)屈光(guang)(guang)度(du)數確(que)定(ding), 因而完(wan)全(quan)可(ke)以利用屈光(guang)(guang)學(xue)理論(lun)進行計算, 但眼(yan)(yan)球看(kan)目標的(de)距(ju)離發(fa)生變(bian)化(hua)時, 其屈光(guang)(guang)度(du)數也隨之變(bian)化(hua)。

10、對(dui)眼球與眼鏡組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)屈光(guang)系統而言(yan), 只有(you)兩個(ge)“透(tou)鏡”組(zu)成(cheng)(cheng), 可看成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)(yi)個(ge)等(deng)效(xiao)的(de)透(tou)鏡組(zu), 透(tou)鏡的(de)度數(shu)可相(xiang)加減(jian), 比如一(yi)(yi)(yi)個(ge)+5D的(de)透(tou)鏡, 可看成(cheng)(cheng)是一(yi)(yi)(yi)個(ge)(+2D)+(+3D)的(de)透(tou)鏡組(zu), 雖然在多數(shu)情況下并不成(cheng)(cheng)立, 但在理論(lun)為我們(men)解決問題提供了方便。