近視眼鏡的原理是什么

1、對于同(tong)種(zhong)材料制成的凸透(tou)鏡, 其凸度(du)越大, 屈(qu)光度(du)數越大, 反之越小。換言之, 對同(tong)一只眼(yan)球(qiu)而言, 近視度(du)數越高(gao), 眼(yan)球(qiu)越突出, 需(xu)戴近視鏡度(du)數越高(gao)。

2、眼球的(de)屈光(guang)系統是(shi)個(ge)可調的(de)“凸透鏡(jing)”, 因(yin)而形態可變, 當眼前放上凹透鏡(jing)時, 眼球仍具有(you)自我調節功能, 眼睛(jing)能看清不同(tong)距離的(de)目(mu)標(biao)和近視或(huo)老視患者戴(dai)鏡(jing)能適(shi)應本身就說明了這(zhe)一點。

3、由于普通(tong)(tong)(tong)眼(yan)(yan)(yan)鏡(jing)與眼(yan)(yan)(yan)球相(xiang)分離, 形象直觀, 容(rong)易計算。本節探討的(de)重點(dian)是眼(yan)(yan)(yan)鏡(jing)對眼(yan)(yan)(yan)球屈(qu)光(guang)的(de)影響(xiang), 對有(you)關(guan)眼(yan)(yan)(yan)鏡(jing)的(de)論述, 都是針對普通(tong)(tong)(tong)眼(yan)(yan)(yan)鏡(jing)。戴(dai)角膜接觸鏡(jing)與普通(tong)(tong)(tong)眼(yan)(yan)(yan)鏡(jing)在(zai)屈(qu)光(guang)方面具(ju)有(you)相(xiang)同的(de)效果(guo), 其原理和技(ji)術(shu)在(zai)眼(yan)(yan)(yan)鏡(jing)行業已經很成熟, 因此不再(zai)論述。

4、在(zai)(zai)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)學(xue)中(zhong), 只(zhi)有在(zai)(zai)某些特(te)殊情(qing)況(kuang)下(xia), 屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)數(shu)為(wei)P1、P2兩透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)組(zu)合(he)(he)產生的(de)(de)(de)(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)效果(guo)才是屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)為(wei)P1+P2的(de)(de)(de)(de)(de)透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)。在(zai)(zai)眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)與透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)組(zu)成的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)路中(zhong), 在(zai)(zai)效果(guo)上(shang)(shang)或(huo)定(ding)性的(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)算(suan)中(zhong), 也可(ke)以有P1+P2這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang), 這(zhe)并非透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)組(zu)合(he)(he)后的(de)(de)(de)(de)(de)實際屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)效果(guo), 而是一(yi)種(zhong)簡化和(he)近(jin)似(si), 因為(wei)眼(yan)(yan)睛具有自我改(gai)變屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力。雖(sui)然較難用(yong)實驗(yan)驗(yan)證(zheng), 但從眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)調節(jie)效果(guo)看(kan), 它應當具有抵消鏡(jing)(jing)(jing)片屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong), 而該(gai)公式卻(que)具有簡化計(ji)算(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。對(dui)于眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)和(he)透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)所(suo)組(zu)成的(de)(de)(de)(de)(de)系統(tong)來(lai)(lai)說, 至多是兩個(ge)透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)組(zu)成的(de)(de)(de)(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)系統(tong), 因此可(ke)以利(li)用(yong)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)學(xue)理(li)論(lun)(lun)進(jin)行計(ji)算(suan)。當戴(dai)上(shang)(shang)透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)時, 因眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)特(te)殊的(de)(de)(de)(de)(de)調節(jie)作(zuo)用(yong), 將透(tou)鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)和(he)眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)調節(jie)適應后的(de)(de)(de)(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)相加減, 也可(ke)得到近(jin)似(si)值, 雖(sui)然與準確地測量眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)力尚有一(yi)段距離(li), 但在(zai)(zai)效果(guo)上(shang)(shang)卻(que)接近(jin)。在(zai)(zai)該(gai)論(lun)(lun)證(zheng)中(zhong), 盡(jin)管(guan)從理(li)論(lun)(lun)上(shang)(shang)進(jin)行了推(tui)導, 但實驗(yan)和(he)測量都非常困難, 就象配制近(jin)視鏡(jing)(jing)(jing)需要試戴(dai)一(yi)樣(yang), 在(zai)(zai)用(yong)來(lai)(lai)指導配鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)過程中(zhong)還要進(jin)行試驗(yan)。

5、從眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)屈(qu)光(guang)特點(dian)看, 有(you)(you)人測得眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)靜屈(qu)光(guang)力為(wei)(wei)+58.6D, 這雖然是一(yi)特例, 但(dan)也基本反映出眼(yan)(yan)(yan)球具有(you)(you)很強的(de)(de)屈(qu)光(guang)力, 其調節相(xiang)對較小, 正常眼(yan)(yan)(yan)為(wei)(wei)0——10D左右, 近視(shi)眼(yan)(yan)(yan)為(wei)(wei)n——10D(n指眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)近視(shi)屈(qu)光(guang)度數)左右, 而它又固(gu)定在(zai)眼(yan)(yan)(yan)眶內, 因此(ci)對某一(yi)個人來說, 可(ke)以認為(wei)(wei)眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)屈(qu)光(guang)系(xi)統(tong)——“透鏡(jing)”的(de)(de)中心到視(shi)網(wang)(wang)膜的(de)(de)距離(li)不變, 在(zai)以后的(de)(de)計算中, 可(ke)認為(wei)(wei)像距為(wei)(wei)常數K, 對于眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)屈(qu)光(guang)來說, 如果能在(zai)視(shi)網(wang)(wang)膜上成(cheng)清晰(xi)的(de)(de)像, 該屈(qu)光(guang)系(xi)統(tong)仍滿足透鏡(jing)成(cheng)像公式1/u+1/k=P

其中(zhong)K是常數(shu)(shu), P為眼球(qiu)的屈光(guang)度數(shu)(shu), 是變(bian)量, 意思是不同的人(ren)(ren)看不同距(ju)(ju)離的目(mu)標和不同的人(ren)(ren)眼球(qiu)的屈光(guang)度數(shu)(shu)不同, U指目(mu)標到眼球(qiu)的距(ju)(ju)離。

該公式(shi)成立的(de)(de)條件(jian)是: 某一時刻, 眼(yan)睛(jing)看某一距離的(de)(de)目標, 且目標在眼(yan)睛(jing)的(de)(de)近、遠點之間。

從公(gong)式看(kan)(kan)(kan), 正視眼(yan)看(kan)(kan)(kan)無窮遠處時(shi)1/u=0, 上式可化為(wei)(wei)P=1/K, 可令(ling)1/k=P0, 即P0為(wei)(wei)眼(yan)球的靜屈(qu)光度(du)(du)。當看(kan)(kan)(kan)距眼(yan)球為(wei)(wei)L的目標時(shi), “透鏡(jing)”成像公(gong)式變為(wei)(wei)1/L+1/K=1/L+P0, 1/L為(wei)(wei)眼(yan)球增加的屈(qu)光度(du)(du)數, 1/L+P0即為(wei)(wei)眼(yan)球看(kan)(kan)(kan)距離為(wei)(wei)L的目標時(shi)的屈(qu)光度(du)(du)。

對于(yu)(yu)戴(dai)鏡(jing)者來說, 在(zai)一般(ban)情(qing)況下(xia), 眼(yan)球到(dao)眼(yan)鏡(jing)中心(xin)的(de)距(ju)離約為(wei)1.2——2.4CM, 以下(xia)用h表(biao)示, 但對于(yu)(yu)某(mou)人某(mou)一時刻的(de)值是確定的(de), 設屈(qu)光(guang)度為(wei)P'的(de)透(tou)鏡(jing)的(de)焦(jiao)距(ju)為(wei)F, 當(dang)看距(ju)離為(wei)L的(de)目標時, 鏡(jing)片成像(xiang)公式如下(xia):

1/L+1/V=P' ==> 1/V=P'-1/L ①

此時(shi)透鏡(jing)所成像(xiang)到(dao)眼(yan)(yan)球(qiu)這一“透鏡(jing)”的距離為|V|+h, 眼(yan)(yan)球(qiu)的屈光情況(kuang)滿足公式: 1/(|V|+h)+1/K=P ②

從(cong)公式(shi)(shi)看, 如果|V|比h大得(de)多, 根據①公式(shi)(shi), ②式(shi)(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(yan)之, 對于薄透鏡(jing)來(lai)說(shuo), 如果忽略眼球(qiu)到鏡(jing)片的(de)距離, 可以認為因(yin)戴近(jin)視眼鏡(jing)致使眼球(qiu)調節(jie)增加(jia)的(de)調節(jie)度(du)數(shu)等于透鏡(jing)的(de)屈光度(du)數(shu)。在(zai)眼球(qiu)與眼鏡(jing)組(zu)成的(de)光學系統中, 各(ge)部(bu)分所(suo)產生的(de)屈光度(du)數(shu)可近(jin)似相加(jia)減, 這種分析(xi)可使計(ji)(ji)算(suan)簡化, 使問題變得容易。在(zai)以后的(de)論述(shu)中, 我們將利用這一結果進行定性分析(xi)和近(jin)似計(ji)(ji)算(suan)。

6、誤差分析。如果以公式(shi)為標準(zhun), 那么產生誤差的(de)原因是多方(fang)面的(de), 現對此分析。

(1) 因為(wei)眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)調(diao)節與形變(bian)(bian)同時進(jin)行(xing), 有調(diao)節就(jiu)有形變(bian)(bian), 有形變(bian)(bian)就(jiu)有眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)前(qian)(qian)后徑(jing)的(de)變(bian)(bian)化, 還由于晶狀體和(he)(he)角膜(mo)本身形變(bian)(bian)而(er)導致的(de)角膜(mo)、房水、晶狀體所組成(cheng)的(de)“凸透(tou)鏡(jing)”光(guang)心的(de)變(bian)(bian)化。雖然近(jin)(jin)視或老視本身并(bing)不能(neng)說(shuo)明(ming)其前(qian)(qian)后徑(jing)的(de)變(bian)(bian)化(一(yi)說(shuo), 近(jin)(jin)視眼(yan)是眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)成(cheng)像(xiang)在(zai)視網(wang)膜(mo)前(qian)(qian)方(fang), 但近(jin)(jin)調(diao)節的(de)過強(qiang)或睫狀肌(ji)不能(neng)放(fang)松都(dou)可實現這一(yi)點, 不能(neng)充分說(shuo)明(ming)眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)前(qian)(qian)后徑(jing)變(bian)(bian)長(chang)), 但更不能(neng)說(shuo)明(ming)其不變(bian)(bian)性。這些因素的(de)存(cun)在(zai)決定(ding)了(le)公式中(zhong)K只是一(yi)個(ge)近(jin)(jin)似, 而(er)且近(jin)(jin)調(diao)節幅(fu)(fu)度(du)(du)越(yue)大(da), K值變(bian)(bian)化越(yue)大(da), 這是產生誤差的(de)一(yi)個(ge)原因。但考慮(lv)到(dao)在(zai)眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)調(diao)節中(zhong), 晶狀體的(de)屈(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)調(diao)節和(he)(he)眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)屈(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)(約(yue)60屈(qu)(qu)光(guang)度(du)(du))相(xiang)(xiang)差很遠,而(er)眼(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)調(diao)節幅(fu)(fu)度(du)(du)一(yi)般少(shao)于10個(ge)屈(qu)(qu)光(guang)度(du)(du), 相(xiang)(xiang)對較小, 角膜(mo)屈(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)變(bian)(bian)化更小, 因此, 可認為(wei)“透(tou)鏡(jing)”光(guang)心到(dao)視網(wang)膜(mo)的(de)距(ju)離幾乎不變(bian)(bian)。

(2) 因每個人的(de)眼(yan)球前后徑不等, 對不同的(de)人而言(yan), K并非常(chang)數(shu), 很(hen)難準(zhun)確測量(liang), 但(dan)具體到某一個人的(de)某一階(jie)段而言(yan), 眼(yan)球前后徑不變(bian), 可(ke)認為K是常(chang)數(shu)。

(3) 對不同的(de)人而言, 眼鏡(jing)片(pian)到“凸透鏡(jing)”光(guang)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(suan)的(de)準確性。由計算(suan)可知, h增(zeng)大時, 誤(wu)差增(zeng)大, 反之越小(xiao)。

7、在眼(yan)(yan)前放置透鏡時, 與正常(chang)眼(yan)(yan)相比, 如(ru)果(guo)眼(yan)(yan)睛仍然能(neng)看清目標(biao), 從眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)節效果(guo)看, 眼(yan)(yan)鏡首(shou)先抵消(xiao)眼(yan)(yan)球(qiu)調(diao)節的(de)(de)(de)(de)(de)不足, 因此在以(yi)后的(de)(de)(de)(de)(de)計算中, 只要在眼(yan)(yan)球(qiu)正常(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)節范圍內, 用于抵消(xiao)透鏡的(de)(de)(de)(de)(de)效果(guo)在理論上能(neng)夠成立(li), 我們無須(xu)注(zhu)意眼(yan)(yan)球(qiu)實際屈光(guang)度的(de)(de)(de)(de)(de)變化。對眼(yan)(yan)球(qiu)來說, 不管(guan)戴(dai)多少屈光(guang)度的(de)(de)(de)(de)(de)眼(yan)(yan)鏡, 要看清前面的(de)(de)(de)(de)(de)目標(biao), 必須(xu)低消(xiao)眼(yan)(yan)鏡的(de)(de)(de)(de)(de)作用而增加(jia)屈光(guang)度調(diao)節。

8、由(you)于配鏡誤差、適應等(deng)原因, 即使(shi)(shi)把(ba)各(ge)種因素都考慮進去,理論對(dui)于實踐也只(zhi)是一種近似, 眼球調(diao)節幅度較大時, 這種簡單化(hua)、理想化(hua)的理論會因自身形變而(er)使(shi)(shi)誤差增大。再者, 鏡片到眼球光學中心的距離(li)隨不(bu)同的人而(er)不(bu)同, 這又無法用物理公式表示, 在具體配制時要具體問題具體分析。

9、對(dui)于眼球(qiu)和(he)鏡(jing)片所(suo)組成的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)系統來說, 鏡(jing)片度(du)數是(shi)確定的(de), 而眼球(qiu)的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)數卻是(shi)個(ge)變量, 因此, 把眼球(qiu)看(kan)(kan)(kan)成是(shi)一個(ge)可(ke)調凸透鏡(jing)的(de)意(yi)思是(shi): 眼睛透過眼鏡(jing)能看(kan)(kan)(kan)清某一目標(biao)時, 眼球(qiu)的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)數確定, 因而完(wan)全可(ke)以利用(yong)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)學理論進行計算, 但眼球(qiu)看(kan)(kan)(kan)目標(biao)的(de)距離發生變化時, 其屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)數也隨之變化。

10、對眼球與眼鏡(jing)(jing)組成(cheng)的(de)屈(qu)光系統而言(yan), 只(zhi)有(you)兩(liang)個(ge)“透鏡(jing)(jing)”組成(cheng), 可(ke)看成(cheng)一個(ge)等(deng)效的(de)透鏡(jing)(jing)組, 透鏡(jing)(jing)的(de)度數(shu)可(ke)相(xiang)加(jia)減, 比如(ru)一個(ge)+5D的(de)透鏡(jing)(jing), 可(ke)看成(cheng)是一個(ge)(+2D)+(+3D)的(de)透鏡(jing)(jing)組, 雖然在(zai)多數(shu)情況下(xia)并不成(cheng)立, 但在(zai)理論(lun)為我們(men)解(jie)決問題提供了方(fang)便(bian)。