近視眼鏡的原理是什么

1、對于(yu)同(tong)種材料(liao)制成的(de)凸透(tou)鏡, 其凸度(du)越(yue)(yue)大(da), 屈光度(du)數(shu)越(yue)(yue)大(da), 反之越(yue)(yue)小。換(huan)言之, 對同(tong)一只(zhi)眼球而言, 近(jin)視(shi)度(du)數(shu)越(yue)(yue)高, 眼球越(yue)(yue)突出, 需戴(dai)近(jin)視(shi)鏡度(du)數(shu)越(yue)(yue)高。

2、眼(yan)球的(de)(de)屈光(guang)系統是個可調的(de)(de)“凸透鏡(jing)”, 因(yin)而形(xing)態(tai)可變, 當眼(yan)前放上凹透鏡(jing)時(shi), 眼(yan)球仍具有自我(wo)調節功能, 眼(yan)睛能看清不同距離(li)的(de)(de)目標和近視或老視患者(zhe)戴(dai)鏡(jing)能適(shi)應本身就說明了這一點(dian)。

3、由于(yu)普(pu)通(tong)眼(yan)鏡(jing)與(yu)眼(yan)球(qiu)相(xiang)分離, 形(xing)象直觀(guan), 容易計算。本節探討的重(zhong)點是眼(yan)鏡(jing)對(dui)眼(yan)球(qiu)屈光(guang)的影(ying)響, 對(dui)有(you)關眼(yan)鏡(jing)的論述, 都是針對(dui)普(pu)通(tong)眼(yan)鏡(jing)。戴角(jiao)膜接觸鏡(jing)與(yu)普(pu)通(tong)眼(yan)鏡(jing)在屈光(guang)方面具有(you)相(xiang)同(tong)的效果, 其原理和技術在眼(yan)鏡(jing)行(xing)業已經很成(cheng)熟, 因此不再(zai)論述。

4、在屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)中(zhong), 只有(you)在某些特殊情況下, 屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)數為P1、P2兩透(tou)鏡(jing)(jing)組(zu)合產生的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)效(xiao)(xiao)果(guo)才(cai)是(shi)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)為P1+P2的(de)(de)透(tou)鏡(jing)(jing)。在眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)與透(tou)鏡(jing)(jing)組(zu)成(cheng)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)路中(zhong), 在效(xiao)(xiao)果(guo)上或定(ding)性的(de)(de)計(ji)算(suan)中(zhong), 也可(ke)以有(you)P1+P2這種情況, 這并非透(tou)鏡(jing)(jing)組(zu)合后(hou)的(de)(de)實(shi)際屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)效(xiao)(xiao)果(guo), 而是(shi)一種簡(jian)化和近似, 因(yin)為眼(yan)(yan)(yan)睛具(ju)有(you)自我改變屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)的(de)(de)能(neng)力。雖然較難(nan)用(yong)實(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng), 但(dan)從(cong)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)調(diao)(diao)節效(xiao)(xiao)果(guo)看, 它應(ying)當(dang)具(ju)有(you)抵消鏡(jing)(jing)片(pian)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)的(de)(de)作用(yong), 而該(gai)公式(shi)卻具(ju)有(you)簡(jian)化計(ji)算(suan)的(de)(de)作用(yong)。對于眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)和透(tou)鏡(jing)(jing)所組(zu)成(cheng)的(de)(de)系統來(lai)說, 至(zhi)多是(shi)兩個(ge)透(tou)鏡(jing)(jing)組(zu)成(cheng)的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)系統, 因(yin)此可(ke)以利用(yong)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)理論(lun)進行計(ji)算(suan)。當(dang)戴上透(tou)鏡(jing)(jing)時(shi), 因(yin)眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)特殊的(de)(de)調(diao)(diao)節作用(yong), 將透(tou)鏡(jing)(jing)的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)和眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)調(diao)(diao)節適應(ying)后(hou)的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)度(du)相加(jia)減, 也可(ke)得到近似值, 雖然與準確地測量眼(yan)(yan)(yan)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)(guang)(guang)(guang)力尚有(you)一段距離, 但(dan)在效(xiao)(xiao)果(guo)上卻接近。在該(gai)論(lun)證(zheng)中(zhong), 盡管(guan)從(cong)理論(lun)上進行了推(tui)導, 但(dan)實(shi)驗(yan)和測量都非常困難(nan), 就象(xiang)配(pei)制近視鏡(jing)(jing)需要試戴一樣, 在用(yong)來(lai)指導配(pei)鏡(jing)(jing)的(de)(de)過程中(zhong)還要進行試驗(yan)。

5、從眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)特點(dian)看, 有人測得(de)眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)靜屈(qu)(qu)光(guang)(guang)力(li)為(wei)(wei)+58.6D, 這雖(sui)然(ran)是一特例, 但也(ye)基本反映出眼(yan)(yan)球(qiu)具有很強(qiang)的(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)力(li), 其(qi)調節相對較小, 正常眼(yan)(yan)為(wei)(wei)0——10D左(zuo)右, 近視(shi)眼(yan)(yan)為(wei)(wei)n——10D(n指眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)近視(shi)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度數)左(zuo)右, 而(er)它又固定在(zai)眼(yan)(yan)眶內, 因此對某一個人來說, 可以認(ren)為(wei)(wei)眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)系(xi)統——“透鏡”的(de)(de)中(zhong)心到視(shi)網(wang)膜(mo)的(de)(de)距(ju)(ju)離(li)不變, 在(zai)以后(hou)的(de)(de)計(ji)算中(zhong), 可認(ren)為(wei)(wei)像(xiang)(xiang)距(ju)(ju)為(wei)(wei)常數K, 對于眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)來說, 如果能在(zai)視(shi)網(wang)膜(mo)上成(cheng)清晰的(de)(de)像(xiang)(xiang), 該屈(qu)(qu)光(guang)(guang)系(xi)統仍滿足透鏡成(cheng)像(xiang)(xiang)公式(shi)1/u+1/k=P

其中K是(shi)常(chang)數(shu), P為眼(yan)球(qiu)的(de)屈光(guang)度(du)數(shu), 是(shi)變量, 意思是(shi)不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)人看不(bu)(bu)(bu)同(tong)距離的(de)目標和不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)人眼(yan)球(qiu)的(de)屈光(guang)度(du)數(shu)不(bu)(bu)(bu)同(tong), U指目標到(dao)眼(yan)球(qiu)的(de)距離。

該公式成立(li)的(de)條件是(shi): 某一(yi)時刻(ke), 眼(yan)睛看某一(yi)距離的(de)目(mu)標, 且目(mu)標在眼(yan)睛的(de)近、遠點之間(jian)。

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

對(dui)于戴鏡者來說(shuo), 在一般情況下, 眼球(qiu)到眼鏡中心的(de)距離約為(wei)1.2——2.4CM, 以(yi)下用h表示, 但對(dui)于某人某一時(shi)刻的(de)值是(shi)確定(ding)的(de), 設(she)屈光度為(wei)P'的(de)透(tou)鏡的(de)焦距為(wei)F, 當看距離為(wei)L的(de)目(mu)標(biao)時(shi), 鏡片成像公式如下:

1/L+1/V=P' ==> 1/V=P'-1/L ①

此時(shi)透鏡所成像到(dao)眼球這一“透鏡”的(de)距離為|V|+h, 眼球的(de)屈光(guang)情況(kuang)滿(man)足公(gong)式(shi): 1/(|V|+h)+1/K=P ②

從公式(shi)(shi)看, 如果|V|比h大得多, 根(gen)據(ju)①公式(shi)(shi), ②式(shi)(shi)可近似簡(jian)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(huan)言之(zhi), 對于薄透(tou)鏡(jing)來(lai)說, 如(ru)果(guo)忽略眼(yan)球(qiu)(qiu)到鏡(jing)片(pian)的距離(li), 可(ke)(ke)以(yi)認為因(yin)戴近視眼(yan)鏡(jing)致使眼(yan)球(qiu)(qiu)調節(jie)增加(jia)的調節(jie)度數等(deng)于透(tou)鏡(jing)的屈光度數。在眼(yan)球(qiu)(qiu)與眼(yan)鏡(jing)組成(cheng)的光學系統中(zhong)(zhong), 各部分所(suo)產生的屈光度數可(ke)(ke)近似相加(jia)減, 這種分析(xi)可(ke)(ke)使計算簡化(hua), 使問題變得容易。在以(yi)后的論(lun)述中(zhong)(zhong), 我們(men)將利(li)用(yong)這一結果(guo)進行(xing)定性分析(xi)和近似計算。

6、誤差分析。如果以公式為標準, 那么產生誤差的原因是多方面的, 現(xian)對此分析。

(1) 因為(wei)眼(yan)(yan)球的(de)(de)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)與形變(bian)同時進行(xing), 有調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)就有形變(bian), 有形變(bian)就有眼(yan)(yan)球前(qian)(qian)后(hou)徑的(de)(de)變(bian)化, 還(huan)由于晶狀(zhuang)體(ti)和(he)角(jiao)膜本身形變(bian)而(er)導(dao)致的(de)(de)角(jiao)膜、房(fang)水、晶狀(zhuang)體(ti)所組成(cheng)的(de)(de)“凸透(tou)鏡”光心的(de)(de)變(bian)化。雖然近(jin)視(shi)或(huo)(huo)老視(shi)本身并不能說(shuo)明其前(qian)(qian)后(hou)徑的(de)(de)變(bian)化(一(yi)說(shuo), 近(jin)視(shi)眼(yan)(yan)是(shi)眼(yan)(yan)球成(cheng)像在視(shi)網(wang)膜前(qian)(qian)方, 但近(jin)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)的(de)(de)過(guo)強或(huo)(huo)睫狀(zhuang)肌不能放松都可實現這(zhe)一(yi)點, 不能充分說(shuo)明眼(yan)(yan)球前(qian)(qian)后(hou)徑變(bian)長), 但更不能說(shuo)明其不變(bian)性。這(zhe)些因素的(de)(de)存在決定了公式中(zhong)K只是(shi)一(yi)個近(jin)似, 而(er)且近(jin)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)幅度(du)越(yue)大(da), K值(zhi)變(bian)化越(yue)大(da), 這(zhe)是(shi)產生誤差的(de)(de)一(yi)個原(yuan)因。但考慮到在眼(yan)(yan)球調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)中(zhong), 晶狀(zhuang)體(ti)的(de)(de)屈光度(du)調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)和(he)眼(yan)(yan)球的(de)(de)屈光度(du)(約60屈光度(du))相(xiang)(xiang)差很遠,而(er)眼(yan)(yan)球調(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)幅度(du)一(yi)般少于10個屈光度(du), 相(xiang)(xiang)對較(jiao)小, 角(jiao)膜屈光度(du)變(bian)化更小, 因此(ci), 可認為(wei)“透(tou)鏡”光心到視(shi)網(wang)膜的(de)(de)距離幾乎不變(bian)。

(2) 因每個人(ren)的眼球(qiu)前(qian)后徑(jing)不等, 對不同的人(ren)而(er)(er)言(yan), K并非常數(shu), 很難準確測量, 但具體到某(mou)一個人(ren)的某(mou)一階段而(er)(er)言(yan), 眼球(qiu)前(qian)后徑(jing)不變, 可認為K是(shi)常數(shu)。

(3) 對不同(tong)的(de)人而言(yan), 眼鏡片到“凸透(tou)鏡”光學(xue)中心的(de)距離是一較難測(ce)量(liang)的(de)變(bian)量(liang), 這(zhe)也影響到計(ji)算的(de)準(zhun)確性。由計(ji)算可知, h增大(da)時, 誤(wu)差增大(da), 反之越小。

7、在(zai)眼(yan)前放置透鏡時, 與正常眼(yan)相(xiang)比, 如(ru)果眼(yan)睛仍然(ran)能看(kan)清目標, 從眼(yan)球(qiu)的調(diao)節效果看(kan), 眼(yan)鏡首先抵消(xiao)眼(yan)球(qiu)調(diao)節的不足, 因此(ci)在(zai)以后的計算中, 只要(yao)在(zai)眼(yan)球(qiu)正常的調(diao)節范圍內(nei), 用于抵消(xiao)透鏡的效果在(zai)理論上能夠成立, 我(wo)們無須注意眼(yan)球(qiu)實際屈光(guang)(guang)度(du)的變化。對眼(yan)球(qiu)來說, 不管(guan)戴多(duo)少屈光(guang)(guang)度(du)的眼(yan)鏡, 要(yao)看(kan)清前面的目標, 必須低消(xiao)眼(yan)鏡的作用而(er)增(zeng)加屈光(guang)(guang)度(du)調(diao)節。

8、由于(yu)配鏡誤差、適應等原因(yin), 即使把各種(zhong)(zhong)因(yin)素(su)都考慮進去,理(li)論(lun)對于(yu)實踐也只是一種(zhong)(zhong)近(jin)似, 眼(yan)球調(diao)節(jie)幅(fu)度(du)較大時(shi), 這種(zhong)(zhong)簡單化、理(li)想(xiang)化的(de)理(li)論(lun)會因(yin)自(zi)身形變而使誤差增大。再(zai)者, 鏡片到眼(yan)球光(guang)學中心(xin)的(de)距離隨不同(tong)(tong)的(de)人(ren)而不同(tong)(tong), 這又無法用(yong)物理(li)公式表(biao)示(shi), 在具體(ti)配制時(shi)要具體(ti)問(wen)題具體(ti)分析。

9、對(dui)于眼球(qiu)和鏡(jing)(jing)片所(suo)組成的屈(qu)光(guang)系(xi)統來說, 鏡(jing)(jing)片度(du)數是(shi)(shi)確定(ding)的, 而(er)眼球(qiu)的屈(qu)光(guang)度(du)數卻是(shi)(shi)個變量(liang), 因(yin)此, 把(ba)眼球(qiu)看成是(shi)(shi)一個可調凸透(tou)鏡(jing)(jing)的意思是(shi)(shi): 眼睛透(tou)過眼鏡(jing)(jing)能看清某(mou)一目標(biao)時(shi), 眼球(qiu)的屈(qu)光(guang)度(du)數確定(ding), 因(yin)而(er)完全可以(yi)利用屈(qu)光(guang)學理(li)論進行計算(suan), 但眼球(qiu)看目標(biao)的距離發生變化時(shi), 其屈(qu)光(guang)度(du)數也隨之變化。

10、對眼(yan)球(qiu)與眼(yan)鏡(jing)組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)屈光系(xi)統而言, 只有兩個“透(tou)鏡(jing)”組(zu)(zu)成(cheng)(cheng)(cheng), 可看(kan)成(cheng)(cheng)(cheng)一個等(deng)效(xiao)的(de)透(tou)鏡(jing)組(zu)(zu), 透(tou)鏡(jing)的(de)度(du)數(shu)可相加減, 比如一個+5D的(de)透(tou)鏡(jing), 可看(kan)成(cheng)(cheng)(cheng)是一個(+2D)+(+3D)的(de)透(tou)鏡(jing)組(zu)(zu), 雖然在多數(shu)情況下并不成(cheng)(cheng)(cheng)立, 但在理論(lun)為我們解決問(wen)題提供了方便(bian)。