近視眼鏡的原理是什么

1、對(dui)于同(tong)種材(cai)料制成的(de)凸透鏡(jing), 其(qi)凸度(du)越(yue)(yue)大, 屈光度(du)數越(yue)(yue)大, 反(fan)之(zhi)越(yue)(yue)小。換(huan)言之(zhi), 對(dui)同(tong)一只(zhi)眼球而言, 近視度(du)數越(yue)(yue)高(gao), 眼球越(yue)(yue)突出(chu), 需戴近視鏡(jing)度(du)數越(yue)(yue)高(gao)。

2、眼球(qiu)的(de)屈(qu)光系統是個(ge)可(ke)(ke)調(diao)的(de)“凸透(tou)(tou)鏡(jing)”, 因而形(xing)態可(ke)(ke)變, 當眼前放上凹透(tou)(tou)鏡(jing)時, 眼球(qiu)仍具有自我調(diao)節功能(neng), 眼睛能(neng)看清不同(tong)距離的(de)目(mu)標和近視或老視患者(zhe)戴鏡(jing)能(neng)適應本(ben)身就說明了這(zhe)一(yi)點(dian)。

3、由于普通(tong)眼(yan)(yan)鏡(jing)與(yu)眼(yan)(yan)球相分離, 形象直觀, 容易計(ji)算(suan)。本節(jie)探討的(de)重點是眼(yan)(yan)鏡(jing)對眼(yan)(yan)球屈光(guang)的(de)影響, 對有關眼(yan)(yan)鏡(jing)的(de)論述(shu), 都(dou)是針對普通(tong)眼(yan)(yan)鏡(jing)。戴角膜接(jie)觸(chu)鏡(jing)與(yu)普通(tong)眼(yan)(yan)鏡(jing)在屈光(guang)方面具有相同的(de)效果, 其原(yuan)理和(he)技(ji)術在眼(yan)(yan)鏡(jing)行業已經很成熟, 因此不(bu)再論述(shu)。

4、在(zai)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)學(xue)中(zhong)(zhong), 只有(you)(you)在(zai)某些特殊情況(kuang)下, 屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)(du)數為P1、P2兩(liang)透鏡(jing)(jing)組合(he)產(chan)生的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)效(xiao)(xiao)果才是屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)(du)為P1+P2的(de)(de)透鏡(jing)(jing)。在(zai)眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)與透鏡(jing)(jing)組成的(de)(de)光(guang)路中(zhong)(zhong), 在(zai)效(xiao)(xiao)果上(shang)或(huo)定性(xing)的(de)(de)計(ji)算中(zhong)(zhong), 也可以有(you)(you)P1+P2這種(zhong)情況(kuang), 這并非透鏡(jing)(jing)組合(he)后的(de)(de)實際屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)效(xiao)(xiao)果, 而是一(yi)種(zhong)簡(jian)化和(he)近(jin)似(si), 因(yin)(yin)為眼(yan)(yan)睛具(ju)有(you)(you)自我改(gai)變屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)(du)的(de)(de)能力。雖(sui)然較難(nan)用(yong)(yong)實驗(yan)驗(yan)證, 但從(cong)眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)調(diao)節(jie)效(xiao)(xiao)果看, 它(ta)應當具(ju)有(you)(you)抵(di)消鏡(jing)(jing)片屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)(du)的(de)(de)作用(yong)(yong), 而該公式卻具(ju)有(you)(you)簡(jian)化計(ji)算的(de)(de)作用(yong)(yong)。對于眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)和(he)透鏡(jing)(jing)所組成的(de)(de)系(xi)(xi)統(tong)來說, 至多是兩(liang)個透鏡(jing)(jing)組成的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)系(xi)(xi)統(tong), 因(yin)(yin)此(ci)可以利用(yong)(yong)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)學(xue)理論(lun)進行計(ji)算。當戴上(shang)透鏡(jing)(jing)時(shi), 因(yin)(yin)眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)特殊的(de)(de)調(diao)節(jie)作用(yong)(yong), 將透鏡(jing)(jing)的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)(du)和(he)眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)調(diao)節(jie)適應后的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)(du)相加減, 也可得(de)到近(jin)似(si)值, 雖(sui)然與準確地測量眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)(qu)光(guang)力尚(shang)有(you)(you)一(yi)段距離, 但在(zai)效(xiao)(xiao)果上(shang)卻接(jie)近(jin)。在(zai)該論(lun)證中(zhong)(zhong), 盡管從(cong)理論(lun)上(shang)進行了推(tui)導, 但實驗(yan)和(he)測量都非常困難(nan), 就象配(pei)制近(jin)視鏡(jing)(jing)需要試戴一(yi)樣, 在(zai)用(yong)(yong)來指導配(pei)鏡(jing)(jing)的(de)(de)過程中(zhong)(zhong)還(huan)要進行試驗(yan)。

5、從眼(yan)球的(de)(de)屈光特點看, 有(you)人測得眼(yan)球的(de)(de)靜(jing)屈光力(li)為(wei)+58.6D, 這雖然是(shi)一特例(li), 但也(ye)基(ji)本反映出(chu)眼(yan)球具(ju)有(you)很強的(de)(de)屈光力(li), 其調(diao)節相對(dui)較小(xiao), 正常眼(yan)為(wei)0——10D左(zuo)右(you)(you), 近(jin)視(shi)眼(yan)為(wei)n——10D(n指眼(yan)球的(de)(de)近(jin)視(shi)屈光度數)左(zuo)右(you)(you), 而(er)它又(you)固定(ding)在(zai)眼(yan)眶內, 因此對(dui)某一個(ge)人來說, 可以認為(wei)眼(yan)球的(de)(de)屈光系(xi)統——“透鏡”的(de)(de)中(zhong)心到(dao)視(shi)網膜的(de)(de)距(ju)離不變, 在(zai)以后的(de)(de)計算中(zhong), 可認為(wei)像(xiang)距(ju)為(wei)常數K, 對(dui)于眼(yan)球的(de)(de)屈光來說, 如果(guo)能在(zai)視(shi)網膜上成清晰的(de)(de)像(xiang), 該屈光系(xi)統仍滿(man)足透鏡成像(xiang)公式1/u+1/k=P

其(qi)中K是常數, P為(wei)眼(yan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)屈(qu)光度數, 是變量, 意思(si)是不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)人看不(bu)(bu)同(tong)距離的(de)(de)目(mu)標和不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)人眼(yan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)屈(qu)光度數不(bu)(bu)同(tong), U指(zhi)目(mu)標到眼(yan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)距離。

該公(gong)式成立的(de)條件是: 某(mou)一(yi)時刻, 眼(yan)睛看某(mou)一(yi)距離(li)的(de)目標, 且目標在眼(yan)睛的(de)近、遠點之間。

從公式看(kan), 正視眼(yan)看(kan)無窮遠(yuan)處時(shi)(shi)(shi)1/u=0, 上式可化為(wei)P=1/K, 可令(ling)1/k=P0, 即P0為(wei)眼(yan)球(qiu)(qiu)的靜屈(qu)光度。當看(kan)距(ju)眼(yan)球(qiu)(qiu)為(wei)L的目(mu)(mu)標時(shi)(shi)(shi), “透鏡”成像公式變為(wei)1/L+1/K=1/L+P0, 1/L為(wei)眼(yan)球(qiu)(qiu)增加的屈(qu)光度數, 1/L+P0即為(wei)眼(yan)球(qiu)(qiu)看(kan)距(ju)離為(wei)L的目(mu)(mu)標時(shi)(shi)(shi)的屈(qu)光度。

對于戴鏡者來說, 在一般情況下, 眼(yan)(yan)球到(dao)眼(yan)(yan)鏡中心(xin)的(de)距(ju)離約為(wei)1.2——2.4CM, 以(yi)下用(yong)h表(biao)示, 但(dan)對于某人某一時(shi)刻的(de)值是確定(ding)的(de), 設屈(qu)光度為(wei)P'的(de)透鏡的(de)焦距(ju)為(wei)F, 當看距(ju)離為(wei)L的(de)目標時(shi), 鏡片成像公式如下:

1/L+1/V=P' ==> 1/V=P'-1/L ①

此時透鏡(jing)所成(cheng)像(xiang)到眼球(qiu)這一“透鏡(jing)”的距(ju)離為|V|+h, 眼球(qiu)的屈(qu)光情況滿足公式(shi): 1/(|V|+h)+1/K=P ②

從公式(shi)看, 如果|V|比h大得多, 根據(ju)①公式(shi), ②式(shi)可(ke)近似(si)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)(jing)來說, 如果忽略眼球到鏡(jing)(jing)片的距離, 可(ke)以(yi)認為(wei)因戴(dai)近視眼鏡(jing)(jing)致使(shi)眼球調節增加的調節度(du)數等于透鏡(jing)(jing)的屈光度(du)數。在眼球與眼鏡(jing)(jing)組成的光學系統中, 各部分所產生的屈光度(du)數可(ke)近似相(xiang)加減, 這種分析可(ke)使(shi)計算簡(jian)化, 使(shi)問題變得(de)容易。在以(yi)后(hou)的論述中, 我們將利用這一(yi)結果進行(xing)定性分析和近似計算。

6、誤差分(fen)析。如果以(yi)公式為標準, 那么產生誤差的(de)原因(yin)是多方面的(de), 現對此分(fen)析。

(1) 因(yin)為眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)調(diao)(diao)節(jie)(jie)與形變(bian)(bian)(bian)(bian)同時進行, 有調(diao)(diao)節(jie)(jie)就有形變(bian)(bian)(bian)(bian), 有形變(bian)(bian)(bian)(bian)就有眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)前后(hou)徑(jing)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua), 還(huan)由于晶狀體和角(jiao)膜本身形變(bian)(bian)(bian)(bian)而(er)導(dao)致的(de)(de)角(jiao)膜、房水、晶狀體所(suo)組成的(de)(de)“凸(tu)透鏡”光(guang)(guang)心的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)。雖(sui)然近(jin)視(shi)或(huo)老視(shi)本身并不(bu)能(neng)說(shuo)明其(qi)前后(hou)徑(jing)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)(一說(shuo), 近(jin)視(shi)眼(yan)(yan)是(shi)(shi)眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)成像在視(shi)網(wang)膜前方, 但(dan)近(jin)調(diao)(diao)節(jie)(jie)的(de)(de)過強或(huo)睫狀肌不(bu)能(neng)放松都可(ke)實現這(zhe)一點, 不(bu)能(neng)充(chong)分說(shuo)明眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)前后(hou)徑(jing)變(bian)(bian)(bian)(bian)長(chang)), 但(dan)更(geng)不(bu)能(neng)說(shuo)明其(qi)不(bu)變(bian)(bian)(bian)(bian)性。這(zhe)些因(yin)素(su)的(de)(de)存在決定了(le)公(gong)式中(zhong)K只是(shi)(shi)一個近(jin)似, 而(er)且(qie)近(jin)調(diao)(diao)節(jie)(jie)幅(fu)度(du)(du)越大, K值變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)越大, 這(zhe)是(shi)(shi)產生誤差(cha)的(de)(de)一個原因(yin)。但(dan)考慮到在眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)調(diao)(diao)節(jie)(jie)中(zhong), 晶狀體的(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)調(diao)(diao)節(jie)(jie)和眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)的(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)(約60屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du))相差(cha)很遠,而(er)眼(yan)(yan)球(qiu)(qiu)調(diao)(diao)節(jie)(jie)幅(fu)度(du)(du)一般少于10個屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du), 相對較小, 角(jiao)膜屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)更(geng)小, 因(yin)此, 可(ke)認為“透鏡”光(guang)(guang)心到視(shi)網(wang)膜的(de)(de)距離幾乎不(bu)變(bian)(bian)(bian)(bian)。

(2) 因每個人的(de)眼球(qiu)前(qian)后(hou)徑不等, 對(dui)不同的(de)人而(er)言, K并非常數(shu), 很難準確測量, 但(dan)具體到某一(yi)(yi)個人的(de)某一(yi)(yi)階(jie)段而(er)言, 眼球(qiu)前(qian)后(hou)徑不變, 可認為K是(shi)常數(shu)。

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

7、在眼前放置透鏡(jing)時, 與正(zheng)常眼相(xiang)比, 如(ru)果(guo)眼睛仍然能看(kan)清目標(biao), 從眼球的(de)調節(jie)(jie)效果(guo)看(kan), 眼鏡(jing)首(shou)先(xian)抵消眼球調節(jie)(jie)的(de)不足, 因(yin)此在以后(hou)的(de)計算中, 只要在眼球正(zheng)常的(de)調節(jie)(jie)范圍內(nei), 用于抵消透鏡(jing)的(de)效果(guo)在理論上(shang)能夠(gou)成立, 我們(men)無(wu)須注意眼球實(shi)際屈光度的(de)變化。對眼球來說, 不管戴多少(shao)屈光度的(de)眼鏡(jing), 要看(kan)清前面的(de)目標(biao), 必須低消眼鏡(jing)的(de)作用而增(zeng)加(jia)屈光度調節(jie)(jie)。

8、由于配鏡誤差(cha)、適應(ying)等原因(yin), 即使把各(ge)種因(yin)素都考(kao)慮進(jin)去,理(li)論對(dui)于實踐也只是一種近似, 眼(yan)球(qiu)調節幅(fu)度較大(da)時, 這(zhe)種簡單化(hua)、理(li)想化(hua)的理(li)論會因(yin)自身形變而使誤差(cha)增(zeng)大(da)。再者, 鏡片到眼(yan)球(qiu)光學(xue)中(zhong)心(xin)的距離隨不(bu)(bu)同(tong)的人(ren)而不(bu)(bu)同(tong), 這(zhe)又(you)無法用(yong)物理(li)公式表(biao)示, 在(zai)具體(ti)配制時要具體(ti)問題(ti)具體(ti)分析。

9、對(dui)于眼(yan)球和(he)鏡片(pian)所組成的(de)(de)屈(qu)光(guang)(guang)系統來說, 鏡片(pian)度(du)數(shu)是(shi)確(que)定的(de)(de), 而眼(yan)球的(de)(de)屈(qu)光(guang)(guang)度(du)數(shu)卻是(shi)個變(bian)量, 因(yin)此, 把眼(yan)球看成是(shi)一個可(ke)調凸透鏡的(de)(de)意(yi)思是(shi): 眼(yan)睛透過(guo)眼(yan)鏡能看清某一目(mu)標(biao)時(shi), 眼(yan)球的(de)(de)屈(qu)光(guang)(guang)度(du)數(shu)確(que)定, 因(yin)而完全可(ke)以(yi)利用屈(qu)光(guang)(guang)學理論進行計算(suan), 但眼(yan)球看目(mu)標(biao)的(de)(de)距離發(fa)生變(bian)化時(shi), 其屈(qu)光(guang)(guang)度(du)數(shu)也隨之(zhi)變(bian)化。

10、對眼球與眼鏡組(zu)成(cheng)的屈光系統而言(yan), 只(zhi)有兩個“透(tou)(tou)鏡”組(zu)成(cheng), 可看(kan)(kan)成(cheng)一(yi)個等效的透(tou)(tou)鏡組(zu), 透(tou)(tou)鏡的度(du)數可相加減(jian), 比如一(yi)個+5D的透(tou)(tou)鏡, 可看(kan)(kan)成(cheng)是一(yi)個(+2D)+(+3D)的透(tou)(tou)鏡組(zu), 雖(sui)然在多數情況下并不成(cheng)立, 但(dan)在理論為(wei)我(wo)們解決(jue)問題提供了方便。