幾何光學(xué)與眼鏡光學(xué)

關(guān)于幾何光學(xué)與眼鏡光學(xué)內(nèi)容綱要光的基本性質(zhì)、概念光的基本定律透鏡的光學(xué)球鏡柱鏡棱鏡第2頁,共110頁，2024年2月25日，星期天物理光學(xué)光與電磁波可見光第3頁,共110頁，2024年2月25日，星期天物理光學(xué)單色光與復(fù)色光單色光藍(lán)色光(B)：400nm-475nm青色光(C)：475nm-485nm綠色光(G)：485nm-570nm黃色光(Y)：570nm-580nm紅色光(R)：580nm-700nm復(fù)色光第4頁,共110頁，2024年2月25日，星期天幾何光學(xué)光源能發(fā)光的物體（自身發(fā)光或反光）發(fā)光體發(fā)光點(diǎn)第5頁,共110頁，2024年2月25日，星期天幾何光學(xué)光線以直線形式表示光能的傳播方向光束第6頁,共110頁，2024年2月25日，星期天幾何光學(xué)光束發(fā)散光束與平行光束第7頁,共110頁，2024年2月25日，星期天幾何光學(xué)光速光在真空和空氣中的速度(30萬公里/秒)光在其他介質(zhì)中的速度介質(zhì)的折射率第8頁,共110頁，2024年2月25日，星期天幾何光學(xué)介質(zhì)的折射率常見介質(zhì)的折射率真空1.0空氣1.0003水1.333樹脂1.499-1.7玻璃1.523鉆石2.417第9頁,共110頁，2024年2月25日，星期天光的基本定律第10頁,共110頁，2024年2月25日，星期天光的基本定律直線傳播定律在均勻介質(zhì)中，光沿直線傳播。第11頁,共110頁，2024年2月25日，星期天光的基本定律獨(dú)立傳播定律來自不同方向的光線相遇時(shí)相互不影響，仍朝各自的方向前進(jìn)。第12頁,共110頁，2024年2月25日，星期天光的基本定律獨(dú)立傳播定律特例：干涉現(xiàn)象第13頁,共110頁，2024年2月25日，星期天光的基本定律反射定律術(shù)語：法線、入射角、反射角第14頁,共110頁，2024年2月25日，星期天光的基本定律反射定律鏡面反射和散射第15頁,共110頁，2024年2月25日，星期天光的基本定律光路可逆原理第16頁,共110頁，2024年2月25日，星期天光的基本定律折射定律第17頁,共110頁，2024年2月25日，星期天吸管往上折了！第18頁,共110頁，2024年2月25日，星期天折射定律Snell法則舉例：光線從真空中以45°角入射，折射角為30°，求此介質(zhì)的折射率。第19頁,共110頁，2024年2月25日，星期天折射定律通過水面看水里的魚，會(huì)感覺魚的位置有何變化？第20頁,共110頁，2024年2月25日，星期天折射定律全反射和臨界角第21頁,共110頁，2024年2月25日，星期天折射定律全反射現(xiàn)象第22頁,共110頁，2024年2月25日，星期天折射定律光線通過三棱鏡第23頁,共110頁，2024年2月25日，星期天折射定律不同波長的光波，折射程度不相同第24頁,共110頁，2024年2月25日，星期天符號(hào)規(guī)則光線從左向右進(jìn)行自透鏡向左衡量為負(fù)，向右為正物距/像距/焦距第25頁,共110頁，2024年2月25日，星期天透鏡第26頁,共110頁，2024年2月25日，星期天透鏡什么是透鏡至少有一個(gè)面是彎曲面可以改變光束的聚散度第27頁,共110頁，2024年2月25日，星期天透鏡球面透鏡(球鏡)凹透鏡凸透鏡柱面透鏡球柱面透鏡第28頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡球面概念：前后兩個(gè)面都是球面一個(gè)球面＋一個(gè)平面第29頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡的分類凸透鏡中央比邊緣厚凹透鏡中央比邊緣薄第30頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡的光學(xué)符號(hào)法則光線從左向右進(jìn)行自透鏡向左衡量為負(fù)，向右為正物距/像距/焦距第31頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡的光學(xué)焦點(diǎn)／焦距焦距為正焦距為負(fù)第32頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡的光學(xué)物點(diǎn)和像點(diǎn)物距為負(fù)像距為正第33頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡成像作圖法第34頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡成像作圖法第35頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡成像作圖法第36頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡成像計(jì)算法uvf物距/像距：正負(fù)焦距：凸球鏡為正凹球鏡為負(fù)第37頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡成像計(jì)算法舉例：一物體距離凸透鏡50cm，透鏡焦距為40cm，求像的位置。解：成像在透鏡右側(cè)2米處第38頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡的屈光力(F)以球面透鏡焦距的倒數(shù)表示單位：屈光度(Diopter,D)公式：舉例：一凸透鏡焦距40cm，該透鏡的屈光力為多少？第39頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡的屈光力球面透鏡屈光力的規(guī)范寫法實(shí)際工作中屈光度的增率1/4系統(tǒng)(0.25D,0.50D,0.75D)1/8系統(tǒng)(0.125D,0.25D,0.375D)第40頁,共110頁，2024年2月25日，星期天鏡片生產(chǎn)廠家:

通過改變前后表面的曲率來改變鏡片（透鏡）的屈光力第41頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡屈光力與球面屈光力對(duì)薄球鏡而言,第42頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球面的屈光力計(jì)算公式：舉例：如圖，光線從空氣通過球面進(jìn)入玻璃（n=1.5），球面的曲率半徑是20cm，求此面的屈光力?？諝獠Ａ：凸球面為正凹球面為負(fù)“凸”、“凹”是相對(duì)入射光線而言第43頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球面的屈光力舉例：如圖，光線從玻璃（n=1.5）經(jīng)過球面進(jìn)入水中（n=1.33）,球面的曲率半徑為50cm，求此球面的屈光力。玻璃水第44頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡的表面屈光力透鏡的表面屈光力：前表面屈光力：后表面屈光力：r1r2F1F2F第45頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡的表面屈光力薄球鏡屈光力公式：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。r1r2F1FF2第46頁,共110頁，2024年2月25日，星期天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。第47頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡的形式第48頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡的形式同一屈光度的球鏡可以有無數(shù)種前后表面組成方式例如:-3D的近視鏡片0+(-3)=-3D;+3+(-6)=-3D,-1+(-2)=-3D最佳透鏡形式盡可能減少或消除像差配戴清晰舒適第49頁,共110頁，2024年2月25日，星期天最佳球鏡的形式第50頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球鏡屈光力的測量鏡度表n=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(shè)計(jì)的;對(duì)于其他材料，F(xiàn)’=(n’-1)/(n-1)*(F1+F2)第51頁,共110頁，2024年2月25日，星期天焦度計(jì)第52頁,共110頁，2024年2月25日，星期天如何識(shí)別鏡片的折射率？通過焦度計(jì)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(jì)算出鏡片折射率n=F’*0.532/(F1+F2)+1第53頁,共110頁，2024年2月25日，星期天第二部分第54頁,共110頁，2024年2月25日，星期天1.散光透鏡第55頁,共110頁，2024年2月25日，星期天散光眼的成像平行光線經(jīng)過散光眼不能形成焦點(diǎn)，而形成前后兩條焦線；例中水平子午線形成垂直焦線F’h第56頁,共110頁，2024年2月25日，星期天散光眼散光眼系統(tǒng)的成像過程.例中垂直子午線形成水平焦線F’v第57頁,共110頁，2024年2月25日，星期天第58頁,共110頁，2024年2月25日，星期天第59頁,共110頁，2024年2月25日，星期天單純近視性散光單純遠(yuǎn)視性散光復(fù)性近視性散光混合散光復(fù)性遠(yuǎn)視性散光第60頁,共110頁，2024年2月25日，星期天散光透鏡光學(xué)：平行光線通過散光透鏡，不能形成一個(gè)焦點(diǎn)。分類：根據(jù)透鏡前后表面的形狀：柱面透鏡球柱面透鏡環(huán)曲面透鏡第61頁,共110頁，2024年2月25日，星期天1.1柱面透鏡第62頁,共110頁，2024年2月25日，星期天柱面透鏡圓柱體和柱面圓柱體的軸柱面柱面在與軸平行的方向上是平的柱面在與軸垂直的方向上是圓形的，彎度最大這兩個(gè)方向稱為柱面的兩條主子午線方向。第63頁,共110頁，2024年2月25日，星期天柱面透鏡一個(gè)柱面和一個(gè)平面組成正柱面透鏡負(fù)柱面透鏡第64頁,共110頁，2024年2月25日，星期天柱面透鏡主子午線：軸向子午線：與軸平行的子午線，在柱面上是平的，沒有彎度。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。第65頁,共110頁，2024年2月25日，星期天柱面透鏡光學(xué)光線通過軸向子午線（圖中垂直方向）不會(huì)出現(xiàn)聚散度的改變光線通過屈光力子午線（圖中水平方向）會(huì)出現(xiàn)聚散度的改變第66頁,共110頁，2024年2月25日，星期天柱面透鏡光學(xué)焦線與軸向平行第67頁,共110頁，2024年2月25日，星期天柱面透鏡的表示方法光學(xué)十字第68頁,共110頁，2024年2月25日，星期天柱面透鏡的表示方法表示柱面透鏡的兩條主子午線在水平和垂直方向上垂直方向?yàn)檩S向，屈光力為零水平方向屈光力最大，為+3.00D0+3.00第69頁,共110頁，2024年2月25日，星期天柱面透鏡的表達(dá)式+3.00DC×90表示+3.00D的柱面透鏡，軸在90°方向0+3.00第70頁,共110頁，2024年2月25日，星期天柱鏡各方向屈光度柱鏡在斜向軸向上的屈光力θ為所求方向與柱鏡軸的夾角第71頁,共110頁，2024年2月25日，星期天舉例：柱面透鏡+3.00×90，求60°方向上的屈光力為多少。第72頁,共110頁，2024年2月25日，星期天軸向標(biāo)示法國際標(biāo)準(zhǔn)軸向標(biāo)示法（TABO法）第73頁,共110頁，2024年2月25日，星期天－3.000單純近視性散光+0+3.00單純遠(yuǎn)視性散光+第74頁,共110頁，2024年2月25日，星期天柱面透鏡的聯(lián)合同軸位的柱面透鏡聯(lián)合效果為一個(gè)柱鏡，柱鏡度為兩者的代數(shù)和軸位互相垂直，柱鏡度相同效果為一個(gè)球鏡，球鏡度為柱鏡的度數(shù)軸位互相垂直，柱鏡度不相同等效為一個(gè)球柱面透鏡第75頁,共110頁，2024年2月25日，星期天1.2球柱面透鏡第76頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球柱面透鏡概念一個(gè)球面聯(lián)合一個(gè)柱面前后兩個(gè)柱面，軸位互相垂直,柱鏡度不相同第77頁,共110頁，2024年2月25日，星期天+2.00+3.00光學(xué):兩條主子午線方向均有不同的屈光力，且都不為零。+2.00+2.000+1.00+2.00+3.000+3.00+2.000第78頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球柱面透鏡形式球鏡正柱鏡球鏡負(fù)柱鏡柱鏡柱鏡（）（）（）第79頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球柱鏡透鏡的光學(xué)史氏光錐第80頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球柱鏡透鏡的光學(xué)混合散光混合散光-3.00+3.00+第81頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球柱面透鏡形式的轉(zhuǎn)換第82頁,共110頁，2024年2月25日，星期天光學(xué)十字轉(zhuǎn)換為球柱鏡形式度數(shù)(絕對(duì)值)小的作為球鏡度大減小的度數(shù)作為柱鏡度小的方向作為軸向+0.50-1.50第83頁,共110頁，2024年2月25日，星期天+0.50-1.50+1.00+2.50+1.00/+1.50×90+0.50/－2.00×90第84頁,共110頁，2024年2月25日，星期天正負(fù)柱鏡形式的轉(zhuǎn)換球柱相加作為新的球鏡度柱鏡度改變正負(fù)號(hào)軸位轉(zhuǎn)90°第85頁,共110頁，2024年2月25日，星期天+1.00/+1.50×90+2.50/-1.50×180第86頁,共110頁，2024年2月25日，星期天球柱面透鏡形式的轉(zhuǎn)換正交柱鏡形式轉(zhuǎn)換為球柱鏡形式先畫出光學(xué)十字球柱鏡形式轉(zhuǎn)換為正交柱鏡形式先畫出光學(xué)十字第87頁,共110頁，2024年2月25日，星期天1.3環(huán)曲面透鏡第88頁,共110頁，2024年2月25日，星期天環(huán)曲面在兩條主子午線上都有曲率，但不相等第89頁,共110頁，2024年2月25日，星期天環(huán)曲面透鏡一個(gè)面是環(huán)曲面，另一個(gè)面是球面將散光透鏡做成環(huán)曲面透鏡，在外觀和成像質(zhì)量上都優(yōu)于球柱面透鏡。第90頁,共110頁，2024年2月25日，星期天2.透鏡的有效鏡度第91頁,共110頁，2024年2月25日，星期天有效鏡度第92頁,共110頁，2024年2月25日，星期天透鏡的有效鏡度有效鏡度第93頁,共110頁，2024年2月25日，星期天透鏡的有效鏡度有效鏡度透鏡在特定的位置起特定的作用。同一透鏡放在不同的位置，所產(chǎn)生的光學(xué)作用會(huì)發(fā)生變化。如果透鏡的位置發(fā)生改變，而需要保持相同的光學(xué)作用，則透鏡的屈光力要作相應(yīng)的改變。第94頁,共110頁，2024年2月25日，星期天透鏡的有效鏡度有效鏡度公式應(yīng)用例子：驗(yàn)光時(shí)試鏡片放在眼前15mm處，驗(yàn)光度數(shù)為-8.00D，配鏡時(shí)，鏡片距離眼球10mm，則配鏡時(shí)應(yīng)配多少度？d：移動(dòng)距離（單位：米）從左向右移（靠近眼睛）：d為正值；從右向左移（遠(yuǎn)離眼睛）：d為負(fù)值；第95頁,共110頁，2024年2月25日，星期天透鏡的有效鏡度公式應(yīng)用例子：驗(yàn)光時(shí)試鏡片放在眼前12mm處，驗(yàn)光度數(shù)為+12.00D，改配隱形眼鏡，度數(shù)應(yīng)為多少？第96頁,共110頁，2024年2月25日，星期天3.棱鏡基本術(shù)語主切面底頂角第97頁,共110頁，2024年2月25日，星期天棱鏡光學(xué)作用改變光束的方向，不改變聚散度光線向棱鏡底方向偏折第98頁,共110頁，2024年2月25日，星期天棱鏡光學(xué)作用人眼通過棱鏡視物，像向棱鏡頂角方向偏移表示方式：棱鏡度1△表示在1m處使光線偏折1cm第99頁,共110頁，2024年