幾何光學與眼鏡光學培訓班

1、幾何光學與眼鏡光學中山大學 眼科視光學系內容綱要n光的基本性質、概念n光的基本定律n透鏡的光學n球鏡n柱鏡n棱鏡物理光學n光與電磁波可見光可見光物理光學n單色光與復色光n單色光n藍色光 ( B )：400nm - 475nmn青色光 ( C )：475nm - 485nmn綠色光 ( G )：485nm - 570nmn黃色光 ( Y )：570nm - 580nmn紅色光 ( R )：580nm - 700nmn復色光幾何光學n光源n能發(fā)光的物體（自身發(fā)光或反光）n 發(fā)光體 發(fā)光點幾何光學n光線n以直線形式表示光能的傳播方向n光束幾何光學n光束n發(fā)散光束與平行光束幾何光學n光速n光在真空和空

2、氣中的速度 (30萬公里/秒)n光在其他介質中的速度n介質的折射率vcn 幾何光學n介質的折射率n常見介質的折射率n真空 1.0n空氣 1.0003n水 1.333n樹脂 1.499-1.7n玻璃 1.523n鉆石 2.417光的基本定律光的基本定律n直線傳播定律n在均勻介質中，光沿直線傳播。光的基本定律n獨立傳播定律n來自不同方向的光線相遇時相互不影響，仍朝各自的方向前進。光的基本定律n獨立傳播定律n特例：干涉現象光的基本定律n反射定律n術語：法線、入射角、反射角光的基本定律n反射定律n鏡面反射和散射光的基本定律n光路可逆原理光的基本定律n折射定律吸管往上折了！折射定律nSnell法則nnS

3、inISinIn舉例：光線從真空中以45角入射，折射角為30，求此介質的折射率。折射定律n通過水面看水里的魚，會感覺魚的位置有何變化？折射定律n全反射和臨界角折射定律n全反射現象折射定律n光線通過三棱鏡折射定律n不同波長的光波，折射程度不相同符號規(guī)則n光線從左向右進行n自透鏡向左衡量為負，向右為正n物距/像距/焦距透鏡透鏡n什么是透鏡n至少有一個面是彎曲面n可以改變光束的聚散度透鏡n球面透鏡(球鏡)n凹透鏡n凸透鏡n柱面透鏡n球柱面透鏡球鏡n球面n概念：n前后兩個面都是球面n一個球面一個平面球鏡的分類n凸透鏡n中央比邊緣厚n凹透鏡n中央比邊緣薄球鏡的光學符號法則光線從左向右進行自透鏡向左衡量為

4、負，向右為正物距/像距/焦距球鏡的光學n焦點焦距焦距為正焦距為負球鏡的光學n物點和像點物距為負像距為正球鏡成像n作圖法球鏡成像n作圖法球鏡成像n作圖法球鏡成像n計算法像距焦距物距111vfu111uvf物距/像距：正負焦距：凸球鏡為正 凹球鏡為負球鏡成像n計算法n舉例：一物體距離凸透鏡50cm，透鏡焦距為40cm，求像的位置。n解：50. 040. 0150. 01111fuvmv2成像在透鏡右側2米處球鏡的屈光力(F)n以球面透鏡焦距的倒數表示n單位：屈光度 (Diopter, D)n公式：n舉例：一凸透鏡焦距40cm，該透鏡的屈光力為多少？fF1球鏡的屈光力n球面透鏡屈光力的規(guī)范寫法n實際

5、工作中屈光度的增率n1/4系統(tǒng) (0.25D, 0.50D, 0.75D)n1/8系統(tǒng) (0.125D, 0.25D, 0.375D)鏡片生產廠家:通過改變前后表面的曲率來改變鏡片（透鏡）的屈光力球鏡屈光力與球面屈光力21FFF對薄球鏡而言,球面的屈光力n計算公式：n舉例：如圖，光線從空氣通過球面進入玻璃（n=1.5），球面的曲率半徑是20cm，求此面的屈光力。rnnF12空氣玻璃r：凸球面為正 凹球面為負“凸”、“凹”是相對入射光線而言球面的屈光力n舉例：如圖，光線從玻璃（n=1.5）經過球面進入水中（n=1.33）,球面的曲率半徑為50cm，求此球面的屈光力。玻璃水球鏡的表面屈光力n透鏡的

6、表面屈光力：n前表面屈光力：n后表面屈光力：111rnF221rnFr1r2F1F2F球鏡的表面屈光力n薄球鏡屈光力公式：n舉例：一新月形凸透鏡，折射率1.5，前表面曲率半徑為20cm，后表面曲率半徑為50cm，求此透鏡的屈光力。21FFF)11)(1(21rrnFr1r2F1 F F2如果把鏡片翻過來了,屈光度如何變化?折射率1.5，前表面曲率半徑為50cm，后表面曲率半徑為20cm，求此透鏡的屈光力。球鏡的形式球鏡的形式n同一屈光度的球鏡可以有無數種前后表面組成方式n例如: -3D 的近視鏡片n0+(-3)=-3D; +3+(-6)=-3D, -1+(-2)=-3Dn最佳透鏡形式n盡可能減

7、少或消除像差n配戴清晰舒適最佳球鏡的形式透鏡屈光度 基弧 透鏡屈光度 基弧 +1.00DS -6.50-1.00DS+6.50+2.00DS-6.00-2.00DS+6.00+3.00DS-5.50-3.00DS+5.50+4.00DS-5.00-4.00DS+5.00+5.00DS-4.50-5.00DS+4.50+6.00DS-4.50-6.00DS+4.00+7.00DS-4.50-7.00DS+3.50+8.00DS-4.00-8.00DS+3.00球鏡屈光力的測量n鏡度表111rnFn=1.523鏡度表是在以前鏡片材料比較單一的情況下測量鏡片屈光度的，它是按n為1.523的材料設計的

8、;對于其他材料，F=(n-1)/(n-1) * (F1+F2)焦度計如何識別鏡片的折射率？n通過焦度計測出鏡片屈光度F以及鏡度表測出鏡片“屈光度” (F1+F2)，則可以計算出鏡片折射率nn=F* 0.532/ (F1+F2) + 1第二部分 1. 散光透鏡散光眼的成像n平行光線經過散光眼不能形成焦點，而形成前后兩條焦線；n例中水平子午線形成垂直焦線Fh散光眼n散光眼系統(tǒng)的成像過程.n例中垂直子午線形成水平焦線Fv單純近視性散光單純近視性散光單純遠視性散光單純遠視性散光復性近視性散光復性近視性散光混合散光混合散光復性遠視性散光復性遠視性散光散光透鏡n光學：平行光線通過散光透鏡，不能形成一個焦點

9、。n分類：根據透鏡前后表面的形狀：n柱面透鏡n球柱面透鏡n環(huán)曲面透鏡1.1 柱面透鏡柱面透鏡n圓柱體和柱面n圓柱體的軸n柱面n柱面在與軸平行的方向上是平的n柱面在與軸垂直的方向上是圓形的，彎度最大n這兩個方向稱為柱面的兩條主子午線方向。柱面透鏡n一個柱面和一個平面組成n正柱面透鏡n負柱面透鏡柱面透鏡n主子午線：n軸向子午線：與軸平行的子午線，在柱面上是平的，沒有彎度。n屈光力子午線：與軸垂直的子午線，在柱面上的圓形的，彎度最大。柱面透鏡光學n光線通過軸向子午線（圖中垂直方向）不會出現聚散度的改變n光線通過屈光力子午線（圖中水平方向）會出現聚散度的改變柱面透鏡光學焦線與軸向平行柱面透鏡的表示方法

10、n光學十字柱面透鏡的表示方法n表示柱面透鏡的兩條主子午線在水平和垂直方向上n垂直方向為軸向，屈光力為零n水平方向屈光力最大，為+3.00D0+3.00柱面透鏡的表達式n+3.00DC90n表示+3.00D的柱面透鏡，軸在90方向0+3.00柱鏡各方向屈光度n柱鏡在斜向軸向上的屈光力n為所求方向與柱鏡軸的夾角2SinFFn舉例：柱面透鏡+3.0090，求60方向上的屈光力為多少。軸向標示法n國際標準軸向標示法（TABO法）3.000單純單純近視性散光近視性散光+0+3.00單純單純遠視性散光遠視性散光+柱面透鏡的聯合n同軸位的柱面透鏡聯合n效果為一個柱鏡，柱鏡度為兩者的代數和n軸位互相垂直，柱鏡

11、度相同n效果為一個球鏡，球鏡度為柱鏡的度數n軸位互相垂直，柱鏡度不相同n等效為一個球柱面透鏡1.2 球柱面透鏡球柱面透鏡n概念n一個球面聯合一個柱面n前后兩個柱面，軸位互相垂直,柱鏡度不相同+2.00+3.00光學光學:兩條主子午線方向均有不同的屈光兩條主子午線方向均有不同的屈光力，且都不為零。力，且都不為零。+2.00+2.000+1.00+2.00+3.000+3.00+2.000球柱面透鏡n形式n球鏡 正柱鏡n球鏡 負柱鏡n柱鏡 柱鏡（）（）（）（）（）（）球柱鏡透鏡的光學n史氏光錐球柱鏡透鏡的光學混合散光混合散光混合散光混合散光-3.00+3.00+球柱面透鏡形式的轉換光學十字轉換為球

12、柱鏡形式n度數(絕對值)小的作為球鏡度n大減小的度數作為柱鏡度n小的方向作為軸向+0.50-1.50+0.50-1.50+1.00+2.50+1.00/+1.5090+0.50/2.0090正負柱鏡形式的轉換n球柱相加作為新的球鏡度n柱鏡度改變正負號n軸位轉90+1.00/+1.5090+2.50/-1.50180球柱面透鏡形式的轉換n正交柱鏡形式轉換為球柱鏡形式n先畫出光學十字n球柱鏡形式轉換為正交柱鏡形式n先畫出光學十字1.3 環(huán)曲面透鏡n環(huán)曲面n在兩條主子午線上都有曲率，但不相等環(huán)曲面透鏡n一個面是環(huán)曲面，另一個面是球面n將散光透鏡做成環(huán)曲面透鏡，在外觀和成像質量上都優(yōu)于球柱面透鏡。2.

13、 透鏡的有效鏡度n有效鏡度透鏡的有效鏡度n有效鏡度透鏡的有效鏡度n有效鏡度n透鏡在特定的位置起特定的作用。n同一透鏡放在不同的位置，所產生的光學作用會發(fā)生變化。n如果透鏡的位置發(fā)生改變，而需要保持相同的光學作用，則透鏡的屈光力要作相應的改變。透鏡的有效鏡度n有效鏡度公式n應用n例子：驗光時試鏡片放在眼前15mm處，驗光度數為-8.00D，配鏡時，鏡片距離眼球10mm，則配鏡時應配多少度？ dFFFe1d： 移動距離（單位：米）從左向右移（靠近眼睛）：d為正值；從右向左移（遠離眼睛）：d為負值；透鏡的有效鏡度n公式應用n例子：驗光時試鏡片放在眼前12mm處，驗光度數為+12.00D，改配隱形眼鏡，度數應為多少？3. 棱鏡n基本術語n主切面n底n頂角棱鏡n光學作用n改變光束的方向，不改變聚散度n光線向棱鏡底方向偏折棱鏡n光學作用n人眼通過棱鏡視物，像向棱鏡頂角方向偏移n表示方式：棱鏡度n1表示在1m處使光線偏折1cm棱鏡n基底方向n基底主方向棱鏡n基底方向n360標記法透鏡的棱鏡效應n透鏡的棱鏡效應n棱鏡總把光線折向厚度大的地方透鏡的棱鏡效應n透鏡移心對成像位置的影響底朝內底朝外透鏡的棱鏡效應n移心的棱鏡效應計算FcPc 單位：厘米透鏡的棱鏡效應n移心的基底方向正鏡的移心方向與像移方向相反（與所需棱鏡效應的底方向一致），負鏡的移心方向與像移方向一致（