几何光学与眼镜光学课件.ppt

1、几何光学与眼镜光学n视明眼镜公司视光培训内容纲要n光的基本性质、概念n光的基本定律n透镜的光学n球镜n柱镜n棱镜物理光学n光与电磁波可见光可见光物理光学n单色光与复色光n单色光n蓝色光(B)：400nm-475nmn青色光(C)：475nm-485nmn绿色光(G)：485nm-570nmn黄色光(Y)：570nm-580nmn红色光(R)：580nm-700nmn复色光几何光学n光源n能发光的物体（自身发光或反光）n 发光体 发光点几何光学n光线n以直线形式表示光能的传播方向n光束几何光学n光束n发散光束与平行光束几何光学n光速n光在真空和空气中的速度(30万公里/秒)n光在其他介质中的速度

2、n介质的折射率vcn 几何光学n介质的折射率n常见介质的折射率n真空 1.0n空气 1.0003n水 1.333n树脂 1.499-1.7n玻璃 1.523n钻石 2.417光的基本定律光的基本定律n直线传播定律n在均匀介质中，光沿直线传播。光的基本定律n独立传播定律n来自不同方向的光线相遇时相互不影响，仍朝各自的方向前进。光的基本定律n独立传播定律n特例：干涉现象光的基本定律n反射定律n术语：法线、入射角、反射角光的基本定律n反射定律n镜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法则nnSinISinIn举例：光线从真空中以45角入射，折射

3、角为30，求此介质的折射率。折射定律n通过水面看水里的鱼，会感觉鱼的位置有何变化？折射定律n全反射和临界角折射定律n全反射现象折射定律n光线通过三棱镜折射定律n不同波长的光波，折射程度不相同符号规则n光线从左向右进行n自透镜向左衡量为负，向右为正n物距/像距/焦距透镜透镜n什么是透镜n至少有一个面是弯曲面n可以改变光束的聚散度透镜n球面透镜(球镜)n凹透镜n凸透镜n柱面透镜n球柱面透镜球镜n球面n概念：n前后两个面都是球面n一个球面一个平面球镜的分类n凸透镜n中央比边缘厚n凹透镜n中央比边缘薄球镜的光学符号法则光线从左向右进行自透镜向左衡量为负，向右为正物距/像距/焦距球镜的光学n焦点焦距焦距

4、为正焦距为负球镜的光学n物点和像点物距为负像距为正球镜成像n作图法球镜成像n作图法球镜成像n作图法球镜成像n计算法像距焦距物距111vfu111uvf物距/像距：正负焦距：凸球镜为正 凹球镜为负球镜成像n计算法n举例：一物体距离凸透镜50cm，透镜焦距为40cm，求像的位置。n解：50.040.0150.01111fuvmv2成像在透镜右侧2米处球镜的屈光力(F)n以球面透镜焦距的倒数表示n单位：屈光度(Diopter,D)n公式：n举例：一凸透镜焦距40cm，该透镜的屈光力为多少？fF1球镜的屈光力n球面透镜屈光力的规范写法n实际工作中屈光度的增率n1/4系统(0.25D,0.50D,0.7

5、5D)n1/8系统(0.125D,0.25D,0.375D)镜片生产厂家:通过改变前后表面的曲率来改变镜片（透镜）的屈光力球镜屈光力与球面屈光力21FFF对薄球镜而言,球面的屈光力n计算公式：n举例：如图，光线从空气通过球面进入玻璃（n=1.5），球面的曲率半径是20cm，求此面的屈光力。rnnF12空气玻璃r：凸球面为正 凹球面为负“凸”、“凹”是相对入射光线而言球面的屈光力n举例：如图，光线从玻璃（n=1.5）经过球面进入水中（n=1.33）,球面的曲率半径为50cm，求此球面的屈光力。玻璃水球镜的表面屈光力n透镜的表面屈光力：n前表面屈光力：n后表面屈光力：111rnF221rnFr1r

6、2F1F2F球镜的表面屈光力n薄球镜屈光力公式：n举例：一新月形凸透镜，折射率1.5，前表面曲率半径为20cm，后表面曲率半径为50cm，求此透镜的屈光力。21FFF)11)(1(21rrnFr1r2F1 F F2如果把镜片翻过来了,屈光度如何变化?折射率1.5，前表面曲率半径为50cm，后表面曲率半径为20cm，求此透镜的屈光力。球镜的形式球镜的形式n同一屈光度的球镜可以有无数种前后表面组成方式n例如:-3D 的近视镜片n0+(-3)=-3D;+3+(-6)=-3D,-1+(-2)=-3Dn最佳透镜形式n尽可能减少或消除像差n配戴清晰舒适最佳球镜的形式球镜屈光力的测量n镜度表111rnFn=

7、1.523镜度表是在以前镜片材料比较单一的情况下测量镜片屈光度的，它是按n为1.523的材料设计的;对于其他材料，F=(n-1)/(n-1)*(F1+F2)焦度计如何识别镜片的折射率？n通过焦度计测出镜片屈光度F以及镜度表测出镜片“屈光度”(F1+F2)，则可以计算出镜片折射率nn=F*0.532/(F1+F2)+1第二部分 1.散光透镜散光眼的成像n平行光线经过散光眼不能形成焦点，而形成前后两条焦线；n例中水平子午线形成垂直焦线Fh散光眼n散光眼系统的成像过程.n例中垂直子午线形成水平焦线Fv单纯近视性散光单纯近视性散光单纯远视性散光单纯远视性散光复性近视性散光复性近视性散光混合散光混合散光

8、复性远视性散光复性远视性散光散光透镜n光学：平行光线通过散光透镜，不能形成一个焦点。n分类：根据透镜前后表面的形状：n柱面透镜n球柱面透镜n环曲面透镜1.1 柱面透镜柱面透镜n圆柱体和柱面n圆柱体的轴n柱面n柱面在与轴平行的方向上是平的n柱面在与轴垂直的方向上是圆形的，弯度最大n这两个方向称为柱面的两条主子午线方向。柱面透镜n一个柱面和一个平面组成n正柱面透镜n负柱面透镜柱面透镜n主子午线：n轴向子午线：与轴平行的子午线，在柱面上是平的，没有弯度。n屈光力子午线：与轴垂直的子午线，在柱面上的圆形的，弯度最大。柱面透镜光学n光线通过轴向子午线（图中垂直方向）不会出现聚散度的改变n光线通过屈光力子

9、午线（图中水平方向）会出现聚散度的改变柱面透镜光学焦线与轴向平行柱面透镜的表示方法n光学十字柱面透镜的表示方法n表示柱面透镜的两条主子午线在水平和垂直方向上n垂直方向为轴向，屈光力为零n水平方向屈光力最大，为+3.00D0+3.00柱面透镜的表达式n+3.00DC90n表示+3.00D的柱面透镜，轴在90方向0+3.00柱镜各方向屈光度n柱镜在斜向轴向上的屈光力n为所求方向与柱镜轴的夹角2SinFFn举例：柱面透镜+3.0090，求60方向上的屈光力为多少。轴向标示法n国际标准轴向标示法（TABO法）3.000单纯单纯近视性散光近视性散光+0+3.00单纯单纯远视性散光远视性散光+柱面透镜的联

10、合n同轴位的柱面透镜联合n效果为一个柱镜，柱镜度为两者的代数和n轴位互相垂直，柱镜度相同n效果为一个球镜，球镜度为柱镜的度数n轴位互相垂直，柱镜度不相同n等效为一个球柱面透镜1.2 球柱面透镜球柱面透镜n概念n一个球面联合一个柱面n前后两个柱面，轴位互相垂直,柱镜度不相同+2.00+3.00光学光学:两条主子午线方向均有不同的屈光两条主子午线方向均有不同的屈光力，且都不为零。力，且都不为零。+2.00+2.000+1.00+2.00+3.000+3.00+2.000球柱面透镜n形式n球镜 正柱镜n球镜 负柱镜n柱镜 柱镜（）（）（）（）（）（）球柱镜透镜的光学n史氏光锥球柱镜透镜的光学混合散光

11、混合散光混合散光混合散光-3.00+3.00+球柱面透镜形式的转换光学十字转换为球柱镜形式n度数(绝对值)小的作为球镜度n大减小的度数作为柱镜度n小的方向作为轴向+0.50-1.50+0.50-1.50+1.00+2.50+1.00/+1.5090+0.50/2.0090正负柱镜形式的转换n球柱相加作为新的球镜度n柱镜度改变正负号n轴位转90+1.00/+1.5090+2.50/-1.50180球柱面透镜形式的转换n正交柱镜形式转换为球柱镜形式n先画出光学十字n球柱镜形式转换为正交柱镜形式n先画出光学十字1.3 环曲面透镜n环曲面n在两条主子午线上都有曲率，但不相等环曲面透镜n一个面是环曲面，

12、另一个面是球面n将散光透镜做成环曲面透镜，在外观和成像质量上都优于球柱面透镜。2.透镜的有效镜度n有效镜度透镜的有效镜度n有效镜度透镜的有效镜度n有效镜度n透镜在特定的位置起特定的作用。n同一透镜放在不同的位置，所产生的光学作用会发生变化。n如果透镜的位置发生改变，而需要保持相同的光学作用，则透镜的屈光力要作相应的改变。透镜的有效镜度n有效镜度公式n应用n例子：验光时试镜片放在眼前15mm处，验光度数为-8.00D，配镜时，镜片距离眼球10mm，则配镜时应配多少度？dFFFe1d：移动距离（单位：米）从左向右移（靠近眼睛）：d为正值；从右向左移（远离眼睛）：d为负值；透镜的有效镜度n公式应用n

13、例子：验光时试镜片放在眼前12mm处，验光度数为+12.00D，改配隐形眼镜，度数应为多少？3.棱镜n基本术语n主切面n底n顶角棱镜n光学作用n改变光束的方向，不改变聚散度n光线向棱镜底方向偏折棱镜n光学作用n人眼通过棱镜视物，像向棱镜顶角方向偏移n表示方式：棱镜度n1表示在1m处使光线偏折1cm棱镜n基底方向n基底主方向棱镜n基底方向n360标记法透镜的棱镜效应n透镜的棱镜效应n棱镜总把光线折向厚度大的地方透镜的棱镜效应n透镜移心对成像位置的影响底朝内底朝外透镜的棱镜效应n移心的棱镜效应计算FcPc 单位：厘米透镜的棱镜效应n移心的基底方向正镜的移心方向与像移方向相反（与所需棱镜效应的底方向一致），负镜的移心方向与像移方向一致（与所需棱镜效应的底方向相反），透镜的棱镜效应n例题：求+3.00D透镜光学中心上方3mm处的棱镜效应移心的棱镜效应n球面透镜的移心n公式：n例题：要使-4.00DS的球镜造成2BD的棱镜效应，透镜的光学中心应怎样移动？FPc 差异三棱镜效果n双眼的棱镜效应差异三棱镜效果n举例：一病人眼镜度数双眼均为+3.00D，镜片的光心距按远用瞳距装配。病人在视近时，双眼都通过镜片光心内侧2.5mm处注视，求戴镜视近时，病人受到的棱镜效应是多少。谢谢