验光员基础知识--光学

1、光学光学物理光学物理光学光与介质光与介质 一、光的定义一、光的定义 是一种能量，是一种具有波动和粒子二象性是一种能量，是一种具有波动和粒子二象性的电磁波。的电磁波。 微粒说、波动说、电磁说、量子微粒说、波动说、电磁说、量子说说 单位：单位： 二、波长、速度和频率二、波长、速度和频率 1、波长：单位纳米、波长：单位纳米1nm= m 光一个振动周期所传播的距离，即相邻两个光一个振动周期所传播的距离，即相邻两个波峰或波谷之间的距离。波峰或波谷之间的距离。910 2、可见光：人眼所能感受到的，能激发光觉的光 1） 波长范围波长范围: 单色光：单一波长的光具有特定颜色单色光：单一波长的光具有特定颜色 复

2、色光：几种单色光混合后产生的光复色光：几种单色光混合后产生的光 2）波长不同则颜色不同）波长不同则颜色不同 3）其他的紫外线、红外线等不可见光 4）光与眼：视觉的产生 3、光速：光传播每秒钟行进的距离 光在真空中的速度：c=3* m/s 4、频率=光速/波长 5、折射率：n=c/v810 6、光的度量： 1）视觉光度测量基础： 光谱灵敏度即视见函数 视觉感受 与外界照明条件有关 黄绿光 2）光的常用度量单位 A 光通量： 光强度 相关概念：1Lm 1 cd B 光照度：单位Lx 与视觉及视觉卫生相关 C 光亮度：与照度和反射系数有光 三、光源三、光源 1、光源定义：、光源定义： 2、光源分类：

3、、光源分类： 按光产生的方式按光产生的方式 按能量转换方式按能量转换方式 3、自然界不发光的物体、自然界不发光的物体： 根据物体的性质和表面特征根据物体的性质和表面特征 四、光的传播 直线传播 光的反射 光的折射 光的吸收几何光学 一、光的传播 光线： 光束： 光学介质：透明体均匀介质、光密介质、光疏介质 二、光的基本定律二、光的基本定律 直线传播定律：直线传播定律：例如影子、考虑衍射 独立传播定律：独立传播定律：不同光源发出的光 两束光在传播途中相遇时，互不干扰，其传播方向及其他性质都不发生改变，在交会点上，光强度为各光束的简单叠加。反射定律：反射定律： 1、定义：当光线射到两种媒介分界面、

4、定义：当光线射到两种媒介分界面上时，一部分光线改变了原来的传播上时，一部分光线改变了原来的传播方向，返回原来的媒介里继续传播方向，返回原来的媒介里继续传播 2、入射光线：、入射光线： 3、入射点：、入射点： 4、法线：、法线： 5、入射角：、入射角： 6、反射光线：、反射光线： 7、反射角、反射角 8、反射定律的内容：、反射定律的内容： 光的折射定律：光的折射定律： 1、概念：、概念： 2、原因：、原因： 3、折射率：、折射率： 4、绝对折射率：、绝对折射率： 5、折射光线：、折射光线： 6、折射定律折射定律光路可逆原理：光路可逆原理： 沿着一定线路传播的一条光线，可以沿着原沿着一定线路传播的

5、一条光线，可以沿着原路从相反方向返回，通过发光点。路从相反方向返回，通过发光点。 光学符号的规则：光学符号的规则： 自透镜起，向左为负，向右为正自透镜起，向左为负，向右为正 自光轴起，向下为负，向上为正自光轴起，向下为负，向上为正 自光线转向光轴，顺时针为负，逆时针为正自光线转向光轴，顺时针为负，逆时针为正 三、三棱镜三、三棱镜 1、定义：两个成一定角度的折射平面研、定义：两个成一定角度的折射平面研磨在同一透明材料上的光学镜片。磨在同一透明材料上的光学镜片。 2、形状：长方形和圆形、形状：长方形和圆形 3、结构：、结构： 1）屈光面 2）顶角 3）主棱 4）主切面 5）顶尖 6）底 7）底顶线

6、 8）偏向角 4、光学特性： 1）有屈折光线的能力，无聚焦能力 2）使光向其基底偏斜，成虚像，并向尖端移位 3）三棱镜是组成一切眼用球面透镜和柱面透镜的最基本的光学单元。 5、棱镜屈光力及度量单位 偏向角、顶角度、棱镜度、厘弧度 1 ： 6、底向标示法的分类：书写棱镜处方时 BI BO BU BD 老式、新式英国标示法 360底向标示法：5 （底向37） 直角坐标底向标示法：底向X方向：4 底向Y方向：3 4眼镜球面透镜 1、结构和类别：、结构和类别： 光学元件： 透镜：由两个折射面(其一面或两面成弧形)及其之间的透明光学介质所形成的透明体。 球镜：Sph s 薄透镜 分类：凸、凹 （一）凸透

7、镜：中央比边缘厚的透镜 正透镜或会聚透镜 +表示 对光起会聚作用 相当于很多基底向中心的三棱镜组成 1）双凸： 2）平凸： 3）新月形： （二）凹透镜？ 2、球镜的光学特性： （1）即改变光线方向，又改变光线聚散度 常用名词： 1）焦点：平行光经折射后与主轴交叉之点 实焦点和虚焦点 第一（前）焦点和第二（后）焦点 2）主（光）轴和光心： 主轴：通过透镜两球面相应球心的直线 光心：主轴与两球面的交点，在薄透镜可看作一点。 （2）通过光心的光线不改变传播方向。 光轴：通过光心的直线。包括主光轴和副光轴 （3）成像规则及公式 1）三条主要的成像光线 2）凸透镜的成像特点 3）凹透镜的成像特点 4）成

8、像公式：高斯透镜成像公式：高斯透镜成像公式： 1/像距像距-1/物距物距=1/焦距焦距 （4）各子午线弯曲度相同，屈光力相等 包括：凸透镜和凹透镜 （5）视觉像移 顺动：负球镜 逆动：正球镜 3、屈光力及计算 （1）屈光力：以）屈光力：以F表示表示其单位：屈光度，用其单位：屈光度，用D表示表示 1D:平行光通过某一透镜后在平行光通过某一透镜后在1米处集合成米处集合成为焦点，其屈光力量为为焦点，其屈光力量为1D F=1/f 例：焦距例：焦距10cm （2）球镜的表示形式：）球镜的表示形式：Ds 梯度：梯度：0.25/0.12 （3）面镜度）面镜度 公式：公式：五、圆柱透镜五、圆柱透镜 1、结构：

9、、结构： 1）定义：从圆柱形的屈光介质上取下）定义：从圆柱形的屈光介质上取下的一部分，其两折射面中，一个表面是的一部分，其两折射面中，一个表面是平面，另一个表面是圆柱面。平面，另一个表面是圆柱面。 2）分类：）分类： CYL 3）轴位：）轴位： 与圆柱轴平行的方向，是柱镜的轴位方与圆柱轴平行的方向，是柱镜的轴位方向向 主子午线：轴向及与之垂直的表面弧主子午线：轴向及与之垂直的表面弧 轴位标记：将柱镜磨制成圆形试镜片，轴位标记：将柱镜磨制成圆形试镜片，轴位用短划痕标记。轴位用短划痕标记。 表示形式：表示形式：Dc 矫正单纯散光矫正单纯散光 例如：例如：+2.00Dc*90 光学十字图光学十字图:

10、 球球：球球： 柱柱：同轴、轴互相垂直柱柱：同轴、轴互相垂直 球柱：球柱： 2、柱镜的光学特性：、柱镜的光学特性： 1）弯曲的表面是圆柱面，对光线有屈折）弯曲的表面是圆柱面，对光线有屈折作用。作用。 2）在轴的方向上，表面不弯曲，无屈光）在轴的方向上，表面不弯曲，无屈光力，因此与轴平行的光，不发生偏折。力，因此与轴平行的光，不发生偏折。 3）经正柱镜，光线会聚，形成与轴平行）经正柱镜，光线会聚，形成与轴平行的焦线（实）。经负柱镜？的焦线（实）。经负柱镜？ 4）柱镜：可以看成由大小不同的三棱镜）柱镜：可以看成由大小不同的三棱镜单向排列所组成单向排列所组成 5）柱镜各子午线上屈光力不等 6）柱镜的

11、视觉像移实验： 剪刀运动 轴向： 正柱： 负柱： 3、柱镜的屈光力及轴向标示法分类：、柱镜的屈光力及轴向标示法分类： 1）柱镜屈光力：主子午线）柱镜屈光力：主子午线 2）轴向标示：）轴向标示： 国际标准轴向标示法（国际标准轴向标示法（TABO法）：法）： 观察者右侧水平方向为0，逆时针递增至180. 是我国目前通用的轴向标示法 鼻侧轴向标示法鼻侧轴向标示法 太阳穴轴向标示法太阳穴轴向标示法六、球面圆柱透镜六、球面圆柱透镜 1、结构：、结构： 定义：既有球镜镜度又有柱镜镜度的透镜定义：既有球镜镜度又有柱镜镜度的透镜 思考：思考：+3.00DS联合联合+2.00DC*180？ 1）其两个主子午线均

12、有屈光力，两者大）其两个主子午线均有屈光力，两者大小不等小不等 2）用于矫正复性散光）用于矫正复性散光 2、光学特性：、光学特性： 像散光束即史氏光锥像散光束即史氏光锥 1）成像：以垂直方向屈光力强为例）成像：以垂直方向屈光力强为例 2）焦间距：）焦间距： 3）散光眼分类：）散光眼分类： 4）练习画反例散光的斯氏光）练习画反例散光的斯氏光锥 3、球柱面透镜的屈光力表示 三种组合： 正交柱面形式 球面加正柱面形式 球面加负柱面形式 练习例题：P71透镜的光学恒等变换的规则：透镜的光学恒等变换的规则： 新球面透镜的顶焦度为原球面透镜和柱面透镜顶焦度之代数和；新柱面透镜的顶焦度为原柱面透镜顶焦度的相

13、反数；新轴位若原轴位小于、等于90的加90，大于90的减90。 例：-3.00DS联合+2.00DC*90 +5.00DS联合-3.00DC*170眼镜光学 一、眼镜球面透镜 1、球面透镜的联合透镜联合：透镜联合：两块或以上的各种眼用透镜叠合、密接 透镜联合符号： （1）两球面透镜同轴密接联合：求代数和的方法 （2）两球面透镜同轴间距联合：公式 2、球面透镜的转换 （1）形式转换：最佳形式？ （2）顶点转换： 主点屈光力 后顶点屈光力（顶焦度） 薄透镜视两者相等 二、眼镜柱面透镜 1、联合与转换 （1）联合： 同轴向密接联合 轴向正交密接联合 （2）转换：形式转换 2、球柱面透镜的转换 代数和

14、、变号、转向 三、眼镜棱镜 1、合成与分解 2、薄球面透镜棱镜效应（1）Prentice规则（移心透镜关系式）规则（移心透镜关系式） P=CF 例：近视-3.00DS，向下移心3mm， 计算棱镜度及基底方向？ P=F*C=3*0.3=0.9（BU） （2）球镜上任意一点的棱镜效应 （3）透镜移心规则：正相同、负相反 3、球柱面透镜的棱镜效应 （1）柱镜 （2）球柱镜 4、眼镜的棱镜效应现象 (1)位移、位移不等 瞳距测量的重要性 当眼球转动时，不通过光心 则：双眼屈光度相等时？ 不等时？差异棱镜效应：两眼所遭遇到的三棱镜效果之差 例1：右眼近视-3.00DS 左眼近视-5.00DS 注视镜片光

15、心右边5mm 包括水平方向和垂直方向两部分 耐受程度 （2）色散效应： 色散、色像差 （3）像跳： 双光眼镜 5、眼镜的偏心 四、镜眼距 1、镜眼距的等效分析 （1）透镜的有效屈光力： （2）公式 Fe=F/(1-dF) 例：已知F=+12.00DS，戴在眼前12mm处，若改配隐形眼镜，问应戴多少顶焦度？ +14.00D (3)镜眼距改变对镜片等效屈光力的影响 凸透镜： 凹透镜： 2、戴镜后注视物体时所用调节力的变化 五、眼镜的放大作用 1、球面透镜的物像公式： 牛顿公式 高斯公式 放大率 2、视网膜影像的定量 3、眼镜的放大倍率：概念及影响因素 4、相对放大倍率： 5、散光眼镜的视物变形： 六、眼镜镜片的曲率和厚度 1、曲率和测量方法 （1）曲率的定义 曲率半径、曲率、屈光力之间的关系 相关公式 （2）测量方法：镜片测度表焦度表 焦度表的外观 焦度表结构焦度表结构 三个脚架（触针） 表盘 将不同凸凹度的镜片 表面情况换算成屈光度镜度表的原理 垂度公式 表面屈光力公式 得出表面屈光力近似公式22yrrsrnF1synF2) 1(2000镜