近視眼鏡的原理是什么

1、對(dui)于(yu)同種材(cai)料制成的凸(tu)(tu)透鏡(jing), 其凸(tu)(tu)度越(yue)大, 屈光度數(shu)(shu)越(yue)大, 反(fan)之(zhi)越(yue)小。換言之(zhi), 對(dui)同一(yi)只眼球而(er)言, 近視(shi)度數(shu)(shu)越(yue)高(gao), 眼球越(yue)突出, 需戴近視(shi)鏡(jing)度數(shu)(shu)越(yue)高(gao)。

2、眼球(qiu)的屈光系統是個可(ke)調的“凸(tu)透鏡(jing)(jing)”, 因而形態可(ke)變, 當眼前放(fang)上凹透鏡(jing)(jing)時(shi), 眼球(qiu)仍具有自我調節功能, 眼睛(jing)能看清不同距離(li)的目標和近視(shi)或老視(shi)患者戴鏡(jing)(jing)能適應本身就(jiu)說明了這一點。

3、由于普(pu)通(tong)眼(yan)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)與眼(yan)球(qiu)相分離, 形象直觀(guan), 容(rong)易計算。本節探討的(de)重點(dian)是(shi)眼(yan)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)對眼(yan)球(qiu)屈(qu)光的(de)影響, 對有關眼(yan)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)論(lun)述, 都是(shi)針對普(pu)通(tong)眼(yan)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)。戴角膜接觸鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)與普(pu)通(tong)眼(yan)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)在(zai)屈(qu)光方面具有相同的(de)效果, 其原理和技(ji)術在(zai)眼(yan)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)行業已經(jing)很成熟, 因此不再論(lun)述。

4、在(zai)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)學中(zhong), 只有(you)在(zai)某些特(te)殊情(qing)況下, 屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)數(shu)為(wei)P1、P2兩(liang)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)(zu)合(he)產生的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)效果(guo)(guo)才(cai)是(shi)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)為(wei)P1+P2的(de)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)。在(zai)眼(yan)(yan)球(qiu)與透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)(zu)成(cheng)的(de)光(guang)(guang)路中(zhong), 在(zai)效果(guo)(guo)上(shang)或定性的(de)計(ji)算中(zhong), 也可(ke)以(yi)有(you)P1+P2這(zhe)種(zhong)情(qing)況, 這(zhe)并非透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)(zu)合(he)后的(de)實際屈(qu)(qu)光(guang)(guang)效果(guo)(guo), 而是(shi)一(yi)種(zhong)簡化和近(jin)似, 因(yin)為(wei)眼(yan)(yan)睛(jing)具(ju)有(you)自我改變屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)的(de)能力(li)。雖(sui)然(ran)較難用(yong)實驗(yan)驗(yan)證(zheng), 但(dan)從(cong)眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)調(diao)節效果(guo)(guo)看, 它(ta)應當具(ju)有(you)抵消鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)片(pian)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)的(de)作(zuo)用(yong), 而該(gai)公(gong)式卻具(ju)有(you)簡化計(ji)算的(de)作(zuo)用(yong)。對于眼(yan)(yan)球(qiu)和透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)所組(zu)(zu)成(cheng)的(de)系統來說, 至多是(shi)兩(liang)個透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)組(zu)(zu)成(cheng)的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)系統, 因(yin)此可(ke)以(yi)利用(yong)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)學理論進行計(ji)算。當戴上(shang)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)時, 因(yin)眼(yan)(yan)球(qiu)特(te)殊的(de)調(diao)節作(zuo)用(yong), 將(jiang)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)和眼(yan)(yan)球(qiu)調(diao)節適應后的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)度(du)(du)相加減, 也可(ke)得(de)到近(jin)似值, 雖(sui)然(ran)與準(zhun)確地測(ce)量眼(yan)(yan)球(qiu)的(de)屈(qu)(qu)光(guang)(guang)力(li)尚有(you)一(yi)段距離, 但(dan)在(zai)效果(guo)(guo)上(shang)卻接近(jin)。在(zai)該(gai)論證(zheng)中(zhong), 盡管(guan)從(cong)理論上(shang)進行了推(tui)導, 但(dan)實驗(yan)和測(ce)量都非常(chang)困(kun)難, 就象配(pei)制(zhi)近(jin)視鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)需要試(shi)戴一(yi)樣, 在(zai)用(yong)來指導配(pei)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)過程中(zhong)還要進行試(shi)驗(yan)。

5、從眼(yan)球的屈(qu)(qu)光特(te)點看, 有人(ren)(ren)測得眼(yan)球的靜(jing)屈(qu)(qu)光力為+58.6D, 這(zhe)雖然是(shi)一(yi)特(te)例, 但也基(ji)本反映出眼(yan)球具有很強的屈(qu)(qu)光力, 其調節(jie)相對較小(xiao), 正(zheng)常眼(yan)為0——10D左(zuo)右, 近(jin)視(shi)眼(yan)為n——10D(n指眼(yan)球的近(jin)視(shi)屈(qu)(qu)光度數(shu))左(zuo)右, 而它又固定在眼(yan)眶內, 因(yin)此(ci)對某(mou)一(yi)個人(ren)(ren)來說(shuo), 可(ke)以(yi)認(ren)為眼(yan)球的屈(qu)(qu)光系統——“透鏡(jing)”的中(zhong)心到視(shi)網膜(mo)的距離不變(bian), 在以(yi)后的計算中(zhong), 可(ke)認(ren)為像距為常數(shu)K, 對于眼(yan)球的屈(qu)(qu)光來說(shuo), 如果能在視(shi)網膜(mo)上成清晰的像, 該(gai)屈(qu)(qu)光系統仍滿足透鏡(jing)成像公式1/u+1/k=P

其中(zhong)K是常數(shu)(shu), P為眼球(qiu)的(de)(de)(de)屈光度數(shu)(shu), 是變(bian)量, 意思是不(bu)同的(de)(de)(de)人看不(bu)同距(ju)(ju)離的(de)(de)(de)目標和不(bu)同的(de)(de)(de)人眼球(qiu)的(de)(de)(de)屈光度數(shu)(shu)不(bu)同, U指(zhi)目標到(dao)眼球(qiu)的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離。

該公式(shi)成(cheng)立的條件是: 某一時刻, 眼(yan)睛看某一距(ju)離的目(mu)標, 且目(mu)標在(zai)眼(yan)睛的近(jin)、遠點之(zhi)間(jian)。

從(cong)公(gong)式(shi)看, 正視(shi)眼看無窮遠處時1/u=0, 上式(shi)可化為(wei)P=1/K, 可令1/k=P0, 即(ji)P0為(wei)眼球(qiu)的(de)(de)靜(jing)屈光(guang)度(du)(du)。當看距眼球(qiu)為(wei)L的(de)(de)目標時, “透鏡”成像公(gong)式(shi)變為(wei)1/L+1/K=1/L+P0, 1/L為(wei)眼球(qiu)增加(jia)的(de)(de)屈光(guang)度(du)(du)數, 1/L+P0即(ji)為(wei)眼球(qiu)看距離為(wei)L的(de)(de)目標時的(de)(de)屈光(guang)度(du)(du)。

對(dui)(dui)于(yu)戴(dai)鏡者來說(shuo), 在一(yi)般情(qing)況下(xia), 眼球到眼鏡中心(xin)的(de)距(ju)(ju)離(li)約為(wei)1.2——2.4CM, 以下(xia)用(yong)h表(biao)示, 但對(dui)(dui)于(yu)某(mou)人某(mou)一(yi)時(shi)刻的(de)值(zhi)是(shi)確定的(de), 設屈光(guang)度(du)為(wei)P'的(de)透鏡的(de)焦距(ju)(ju)為(wei)F, 當看距(ju)(ju)離(li)為(wei)L的(de)目標時(shi), 鏡片(pian)成像(xiang)公式如下(xia):

1/L+1/V=P' ==> 1/V=P'-1/L ①

此(ci)時透鏡(jing)所成像到眼(yan)球這一“透鏡(jing)”的距離(li)為|V|+h, 眼(yan)球的屈光情況滿足公(gong)式: 1/(|V|+h)+1/K=P ②

從公式看, 如果|V|比(bi)h大得(de)多, 根據①公式, ②式可近似簡(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。
換言之, 對于(yu)薄透鏡來說, 如果忽略(lve)眼(yan)(yan)球到(dao)鏡片的(de)距離, 可(ke)以(yi)認為因戴近(jin)視眼(yan)(yan)鏡致使(shi)眼(yan)(yan)球調節(jie)增加(jia)的(de)調節(jie)度(du)數(shu)等于(yu)透鏡的(de)屈光(guang)度(du)數(shu)。在眼(yan)(yan)球與(yu)眼(yan)(yan)鏡組成(cheng)的(de)光(guang)學系統中, 各(ge)部分(fen)所(suo)產生的(de)屈光(guang)度(du)數(shu)可(ke)近(jin)似(si)相加(jia)減(jian), 這種分(fen)析(xi)可(ke)使(shi)計算簡(jian)化, 使(shi)問題變得容易。在以(yi)后的(de)論(lun)述中, 我們將利用這一結(jie)果進行定性(xing)分(fen)析(xi)和近(jin)似(si)計算。

6、誤差(cha)分析(xi)。如果(guo)以公式為標準, 那么產生誤差(cha)的原因是(shi)多方面的, 現對(dui)此分析(xi)。

(1) 因為(wei)眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)(de)調(diao)(diao)節(jie)(jie)與形變(bian)(bian)(bian)同時進行, 有調(diao)(diao)節(jie)(jie)就有形變(bian)(bian)(bian), 有形變(bian)(bian)(bian)就有眼(yan)(yan)(yan)球前(qian)后(hou)徑(jing)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua), 還(huan)由于晶狀(zhuang)體和角(jiao)(jiao)膜(mo)本身形變(bian)(bian)(bian)而導致的(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)膜(mo)、房水(shui)、晶狀(zhuang)體所(suo)組成的(de)(de)(de)“凸(tu)透(tou)(tou)鏡”光(guang)心的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)。雖(sui)然近(jin)視或(huo)老視本身并不(bu)(bu)能說(shuo)明其前(qian)后(hou)徑(jing)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(一(yi)(yi)(yi)說(shuo), 近(jin)視眼(yan)(yan)(yan)是眼(yan)(yan)(yan)球成像在視網(wang)膜(mo)前(qian)方, 但(dan)近(jin)調(diao)(diao)節(jie)(jie)的(de)(de)(de)過強或(huo)睫(jie)狀(zhuang)肌不(bu)(bu)能放松(song)都可(ke)實現這一(yi)(yi)(yi)點(dian), 不(bu)(bu)能充分(fen)說(shuo)明眼(yan)(yan)(yan)球前(qian)后(hou)徑(jing)變(bian)(bian)(bian)長(chang)), 但(dan)更不(bu)(bu)能說(shuo)明其不(bu)(bu)變(bian)(bian)(bian)性(xing)。這些因素的(de)(de)(de)存在決定了(le)公(gong)式中K只是一(yi)(yi)(yi)個近(jin)似, 而且近(jin)調(diao)(diao)節(jie)(jie)幅度(du)(du)越大, K值變(bian)(bian)(bian)化(hua)越大, 這是產(chan)生誤差的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個原因。但(dan)考慮到(dao)在眼(yan)(yan)(yan)球調(diao)(diao)節(jie)(jie)中, 晶狀(zhuang)體的(de)(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)調(diao)(diao)節(jie)(jie)和眼(yan)(yan)(yan)球的(de)(de)(de)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)(約60屈(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du))相(xiang)差很遠,而眼(yan)(yan)(yan)球調(diao)(diao)節(jie)(jie)幅度(du)(du)一(yi)(yi)(yi)般少于10個屈(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du), 相(xiang)對較小, 角(jiao)(jiao)膜(mo)屈(qu)(qu)(qu)光(guang)度(du)(du)變(bian)(bian)(bian)化(hua)更小, 因此(ci), 可(ke)認為(wei)“透(tou)(tou)鏡”光(guang)心到(dao)視網(wang)膜(mo)的(de)(de)(de)距(ju)離(li)幾乎不(bu)(bu)變(bian)(bian)(bian)。

(2) 因每個(ge)人的(de)眼(yan)球(qiu)前后(hou)徑(jing)(jing)不等, 對不同的(de)人而言(yan), K并非(fei)常(chang)數, 很難準確測量, 但(dan)具體到某一個(ge)人的(de)某一階段而言(yan), 眼(yan)球(qiu)前后(hou)徑(jing)(jing)不變, 可認(ren)為(wei)K是常(chang)數。

(3) 對不同的人而言, 眼鏡(jing)(jing)片到“凸透(tou)鏡(jing)(jing)”光學(xue)中心的距(ju)離是(shi)一(yi)較(jiao)難(nan)測(ce)量的變量, 這也影響到計算(suan)的準確(que)性。由計算(suan)可知, h增(zeng)大(da)時, 誤差增(zeng)大(da), 反之越小。

7、在(zai)眼(yan)前放置(zhi)透(tou)鏡時, 與正(zheng)(zheng)常眼(yan)相比, 如果眼(yan)睛(jing)仍然能看清目(mu)標, 從(cong)眼(yan)球(qiu)的(de)(de)(de)調(diao)節效果看, 眼(yan)鏡首(shou)先(xian)抵消眼(yan)球(qiu)調(diao)節的(de)(de)(de)不足, 因此在(zai)以后的(de)(de)(de)計算中(zhong), 只要(yao)在(zai)眼(yan)球(qiu)正(zheng)(zheng)常的(de)(de)(de)調(diao)節范圍內, 用(yong)于(yu)抵消透(tou)鏡的(de)(de)(de)效果在(zai)理(li)論上能夠成(cheng)立, 我們無須注意眼(yan)球(qiu)實際屈光(guang)度的(de)(de)(de)變(bian)化。對(dui)眼(yan)球(qiu)來說, 不管戴多少屈光(guang)度的(de)(de)(de)眼(yan)鏡, 要(yao)看清前面的(de)(de)(de)目(mu)標, 必須低消眼(yan)鏡的(de)(de)(de)作用(yong)而(er)增加屈光(guang)度調(diao)節。

8、由于(yu)配(pei)鏡(jing)誤差、適應等原因, 即使把各種因素都(dou)考(kao)慮進去,理(li)論對于(yu)實踐(jian)也只(zhi)是一種近似(si), 眼球(qiu)調節(jie)幅度較(jiao)大時, 這(zhe)種簡單化(hua)、理(li)想化(hua)的理(li)論會(hui)因自身形變(bian)而(er)使誤差增大。再者, 鏡(jing)片到眼球(qiu)光學中心的距離隨不(bu)同的人而(er)不(bu)同, 這(zhe)又無法用物理(li)公式(shi)表示(shi), 在具體(ti)(ti)配(pei)制時要具體(ti)(ti)問題具體(ti)(ti)分(fen)析。

9、對于眼球(qiu)(qiu)(qiu)和(he)鏡片所組成的(de)(de)屈(qu)光系統來說, 鏡片度(du)數(shu)是(shi)確定(ding)的(de)(de), 而(er)眼球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)屈(qu)光度(du)數(shu)卻是(shi)個變量, 因此(ci), 把眼球(qiu)(qiu)(qiu)看成是(shi)一個可調凸透(tou)鏡的(de)(de)意思是(shi): 眼睛透(tou)過眼鏡能看清某一目標(biao)時, 眼球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)屈(qu)光度(du)數(shu)確定(ding), 因而(er)完全可以(yi)利(li)用屈(qu)光學理論進行計算(suan), 但眼球(qiu)(qiu)(qiu)看目標(biao)的(de)(de)距離發生變化時, 其屈(qu)光度(du)數(shu)也隨(sui)之變化。

10、對眼(yan)球與眼(yan)鏡(jing)組成(cheng)(cheng)的(de)(de)屈光系統而言(yan), 只(zhi)有兩個(ge)“透(tou)鏡(jing)”組成(cheng)(cheng), 可(ke)(ke)看(kan)成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)個(ge)等效的(de)(de)透(tou)鏡(jing)組, 透(tou)鏡(jing)的(de)(de)度數(shu)可(ke)(ke)相(xiang)加減, 比如一(yi)(yi)個(ge)+5D的(de)(de)透(tou)鏡(jing), 可(ke)(ke)看(kan)成(cheng)(cheng)是一(yi)(yi)個(ge)(+2D)+(+3D)的(de)(de)透(tou)鏡(jing)組, 雖然在多數(shu)情(qing)況(kuang)下并不成(cheng)(cheng)立, 但(dan)在理論為(wei)我們解決問題(ti)提供了(le)方便。