紫外线对我们有什么伤害啊？太阳镜是不是颜色越深防紫外线效果就越好？什么是折射率？什么又是阿贝数啊？这些问题我们在工作中经常被顾客问到，同时我们在销售中也发现有的镜片的折射率书上和厂家标注的不一致、验光中用到的红绿检测和Worth四点视标检测等检查方法，它们的原理又是什么呢，为什么顾客新配的眼镜总是感觉边缘有彩虹出现呢……，这些都和我们光学基础知识有密不可分的联系，那么什么是光，它在我们眼镜行业中有哪些应用呢，今天我们就使用光的基础知识解释工作中的一些疑惑。

 

 

   众所周知,光是一种电磁波,具有波动和微粒的双重性,和其它所有的波一样,光波也具有波长,波长用λ表示，最常用的单位是纳米(nm),把光波按照波长从短到长的顺序进行排列就得到了光谱,研究发现光谱中随着波长由短到长依次出现ґ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波等，太阳光就是一个非常广的电磁光谱，几乎包含了我们所要研究的所有波长段。

1、 什么是可见光？

可见光就是我们日常所说的光，不需借助任何仪器设备用肉眼就可以观察到的光，波长范围约在380nm—760nm之间，我们现在所说的透光率也是针对可见光而言，透光率就是指可见光的通过率。当所有可见光一起入射到眼睛时，我们就感知为白色，可见光中波长较长的光进入眼睛就会被感知为红色，波长较短的光进入我们眼睛就会被我们感知为紫色，当光波长从760nm到380nm的逐步减短时，依次就是红橙黄绿青蓝紫七种颜色，这也就是我们能看到五颜六色世界，我们人眼最敏感的是波长555nm左右呈现黄绿色的光波。

 

2、 颜色是怎么来的, Worth四点视标检测的原理是什么？

光和颜色是一起出现的，没有光时也就没有了颜色，晚上光很暗时，即便是很敏感的黄色也不易被发现，不透明物体的颜色是因为反射光而来，红色的衣服就是当白色光入射时可以把红光反射出来，其它颜色的光波被透射或吸收。绿色的衣服就是当白色光入射时可以把绿光反射出来，其它颜色的光波被透射或吸收。透明物体的颜色是因为透射光而来，红色镜片可以让红色波长的光通过，其它颜色的光被反射或吸收，绿色镜片可以让绿色波长的光通过，其它颜色的光被反射或吸收。这就是Worth四点视标检测的原理，当进行检查时右眼前加红片，左眼前加绿片（视标如图1），右眼只能看到上方的菱形视标和下方的圆形视标，左眼只能看到左右十字型视标和下方的圆形视标，双眼同时注视时可以看到全部四个视标，若看不到上方菱形视标则右眼抑制，若看不到左右十字型视标则左眼抑制，若看到下方圆形视标呈横放置的椭圆型或分离的两个圆形视标则为双眼复视。

 

                                                

3、 防紫外线一定要用UV400吗？

       在光谱中100--380nm之间的电磁波称为紫外线，根据不同的生物效应紫外线又可以分为A、B、C三个不同的区段（如表1），紫外线对人体的伤害主要是皮肤和眼，对眼睛的伤害主要是角膜和晶状体。因为角膜上皮吸收紫外线的峰值波长为265nm，晶状体吸收紫外线的峰值波长为295nm，所以对眼睛而言UV—C主要伤害的是角膜，UV—B主要伤害的是晶状体。UV—A对眼睛的伤害较小，所以可以说防紫外线眼镜只要能阻止320nm以下的紫外线就可以起到保护眼睛角膜和晶状体的作用，当然也有报道说UV—A为玻璃体浑浊、老年黄斑变性的诱因之一，所以防紫外线最好是能UV380以上。

 

                                  表1

 

4、 太阳镜片颜色越深防紫外线就越好吗？

很多人都认为镜片颜色的深浅与防紫外线性能成正比，但实际上二者之间却没有任何关系，因为镜片颜色深浅是指可见光的透光率，用肉眼就可以判断，而紫外线是肉眼不能观察到的，镜片防紫外线性能就只能通过特定的焦度计和光谱分析仪才能检测到，例如镀了减反射膜的PC镜片，透光率高达99%，防紫外线性能却也是几乎达到了100%。如果镜片不能防紫外线那么镜片颜色越深对眼睛的伤害就越大，因为在阳光下配戴颜色深的太阳镜瞳孔会因为对光反射而散大，镜片本身又不能防止紫外线的进入，这样单位面积的紫外线没有减少，而接受光线的瞳孔面积却增加了，所以进入眼睛的紫外线就增多了，就是说配戴不能防紫外线的深色太阳镜比不配戴太阳镜对眼睛的损害更大。

 

5、 为什么折射率书上和厂家告诉我们的不一样呢？

        光速就是指光在介质中传播的速度，在真空中不同的光波都以相同的速度传播，均是30万千米每秒，研究发现光在介质中传播速度的快慢直接反映了介质的折射率。我们可以使用公式n=c/v来计算所有介质的折射率，c为光在真空中的速度，v为光在介质中传播的速度，例如光线在某介质中传播的速度为20万千米每秒，那么用该光线测得的该介质的折射率n =30万千米每秒/20万千米每秒=1.5。又因为光线在介质（真空和空气除外）中传播时会因为波长不同而引起传播速度的不同，红光传播速度最快，紫光传播速度最慢，所以测量镜片折射率时使用不同波长的光线就可以得到不同的折射率，红光传播速度最快，所以测得镜片折射率最小，紫光传播速度最慢，所以测得折射率最大。所以我们必需人为的确定一个测量镜片折射率的波长，在中国和美国使用d线波长为587.56nm的黄光来测量镜片折射率，在日本和欧洲则使用e线波长为546.07nm 的绿光测量镜片折射率。教材多采用d 线折射率而欧洲和日本进口镜片多采用e线折射率，所以出现书上和厂家标注的折射率不同的现象也就可以理解了，例如PC镜片教材上折射率为1.586厂家标注为1.591就是这个原因。

 

6、 阿贝数是什么，色散在验光中有用处吗？

早在1665年，牛顿就发现白光经过三棱镜能形成一个颜色按照一定顺序排列的五彩长条像，在此像前再放置一个棱镜，五彩的像又重新变成一束白光。今天我们知道这种白光通过三棱镜后发散成为从红光区延伸到蓝光区的现象就是色散现象，我们使用阿贝数来表示材料色散现象的大小，阿贝数越大色散就越小，阿贝数越小色散就越大。因为镜片存在色散现象，所以当白光平行与光轴入射镜片后，由于波长和速度的原因就会出现紫色光聚焦早，红色光聚焦晚，这种现象就是轴上色像差（如图2），人的屈光系统同样存在色像差，正视眼的色像差恰好黄光焦点落在视网膜上，绿光和红光焦点分别落在视网膜前后。所以进行红绿视标检测时会感觉清晰度相同。近视眼由于眼轴偏长，黄光焦点落在视网膜前，红光焦点比绿光更靠近视网膜，所以进行红绿视标检测时会感觉红色更清晰度。远视眼由于眼轴偏短，黄光焦点落在视网膜后，绿光焦点比红光更靠近视网膜，所以进行红绿视标检测时会感觉绿色更清晰度，这也就是红绿视标检测的原理所在了。

                                      

                        

7、顾客告诉我新配的眼镜周边看到彩虹怎么办啊？

当光色散现象出现在镜片边缘时，戴镜者就会看到物体周边有彩色的环绕，这就是轴外色像差（如图3），原因就是镜片周边有棱镜存在，白色的光线经过镜片后由于波长不同所引起的偏折也不相同，视网膜不同位置感有不同颜色的光线聚焦，所以有了轴外色像差，这种彩色现象的大小和二个因素有直接的关系：镜片因素、配戴着的因素。镜片因素包括镜片阿贝数、镜片屈光度、镜片的设计形式，镜片阿贝数越大、屈光度越小镜片色散就越小，镜片的设计形式主要指球面还是非球面设计，一般非球面设计比球面设计的色散会更小一些。配戴着的因素主要是指配戴者对色散是否敏感，只有5%左右的人对这种色散敏感，更多的顾客不会发现这种周边色散的存在。当顾客主诉有这种色散情况那我们应该怎么办呢？首先是建议顾客适应，大约80%的顾客在配戴新眼镜7天内能适应这种色散，如果顾客不能适应或者不同意适应则要重新调整镜片或镜架，增大镜片的阿贝数、减少镜片的屈光度、改配非球面镜片、缩小镜眼距、减小镜片的大小都可以让顾客的色散现象变小！

 

 

                      

思考题：

1、红绿色盲患者是否可以进行红绿视标的检测？

色盲患者是因为视网膜的色觉感受器存在着缺陷，造成患者色觉的障碍，失去了辨别某些特定颜色的能力，但外界的光线依然可以顺利进入患者眼中，也是正视眼恰好黄光焦点在视网膜上，绿光和红光焦点分别在视网膜前后，仍然可以进行红绿视标检测，只是检查时让顾客辨别左右两侧视标是否一样清晰就可以了。

2、镜片折射率越高越好吗？

       镜片的折射率是决定配装眼镜边缘厚薄的重要参数，镜片屈光度、中心厚度、镜架大小和镜片移心量这些也都会对配装眼镜的边缘厚度起到重要作用，所以我们考虑配装眼镜周边厚度时要综合考虑上述各项，并非折射率高镜片就一定薄。再加上随着折射率的增加镜片的阿贝数、密度、透光率也都会发生改变，这些改变几乎都是随折射率增加配戴效果就越差，所以我们说对于低度的屈光不正，选择中低折射率的镜片就可以了，中高度数的屈光不正患者可以选择高折射率的镜片。

 

 

 

 

参考文献：

1、《验光基础知识200问》 

宋慧琴教授 编著   海洋出版社2003年版

  2、《综合验光仪的原理和操作方法》  

齐备教授   编著  上海科技技术出版社2003年版

 

 

 

 

 

光学透镜篇

                                       天津万里路视光技术学校  丁冬冬

国家标准上的屈光度称为顶焦度，测量镜片度数的仪器称为顶焦度计，那么什么是顶焦度呢？为什么散光顾客配镜后说看物体变形？三棱镜又是什么，为什么它可以为斜视患者所配戴，在验光配镜中又有什么使用呢？为什么屈光参差配镜后更难以适应呢？这些都是我们日常验光配镜中经常遇到的问题，我们现在就谈谈这几个问题。

 

     眼镜中使用的镜片都是透镜，按照透镜的外形分为凸透镜和凹透镜。透镜都是由二个折射面构成，每个折射面都有一个曲率中心，两个曲率中心的连线称为光轴，光轴与透镜的两个折射面有二个交点就是前、后顶点，平行光线经过透镜后都会形成一个焦点（实性或虚性），透镜到焦点的距离就是焦距，焦距用米为单位的倒数就是透镜的屈光力，单位是屈光度D（因为是用焦距以米为单位的倒数所以也有学者用m^-1来表示屈光度），也就是说当焦距为1米时，透镜的屈光力就是+1.00D，焦距为0.5米时，透镜的屈光力就是+2.00D。

 

1、  什么是镜片的顶焦度？

     透镜的屈光力严格的说应该从主点进行测量，但因为我们使用的镜片多是新月型的镜片，主点的位置会随镜片的面弯和厚度发生变化，所以我们为了测量方便就规定所有镜片的屈光度都使用顶焦度。也就是镜片顶点到焦点的距离用米为单位时的倒数就是顶焦度（如图1），测量顶焦度的仪器被称为顶焦度计。我们还规定在测量单光镜片和多焦点镜片（双光、三光和渐近镜片）的远用区时使用后顶点焦度，也就是测量单光和多焦点镜片远用光区时镜片后表面放在固定镜片的接触圈上，凹面朝下进行测量（通常使用的测量方法）。测量多焦点镜片的近用区使用前顶点焦度，测量多焦点镜片近用光区时把镜片反置凹面朝上，镜片前表面放在固定镜片的接触圈上进行测量。

 

2、什么是面镜度，面镜度有什么实际应用呢？

眼镜镜片由前后两个折射面组成，研究表明每一个折射面都各自具有屈光度，我们把它称为面镜度（面镜度也就是我们日常所说的弯度，3.00D的面镜度就是我们说的300弯，6.00D的面镜度就是我们说的600弯），前后两个折射面的面镜度之和就等于镜片的屈光度。面镜度可以通过公式计算求得：

F=(n’-n)/r，

F：面镜度。

n’：折射面后方的介质折射率。

n： 折射面前方的介质折射率。

r： 折射面的曲率半径（以米为单位）。

 我们可以使用这个公式计算任意单一折射面的面镜度。当折射面为平面时，公式中的分母曲率半径即为无限大，所以无论折射率之差是什么情况屈光度都为零，我们日常见到的玻璃两面均为平面，所以玻璃无论在空气中还是水中的屈光度总是为零。

①   、面镜度在眼镜装配加工中有指导意义，磨边时我们一般将镜片尖边的弯度按照镜片的基准弯度进行调整，根据镜片的基弯在磨边机上进行设置尖边位置（近视镜片前表面的弯度、远视镜片后表面的弯度被定为基弯），眼镜加工时我们使用镜度表来测量镜片基准面的弯度，镜度表是通过测量镜片矢高从而推算出曲率半径，按照折射率为1.523设计出表面的刻度，通过它我们可以方便快捷的测量出镜片的面镜度。

②   、面镜度在眼屈光学中也有非常重要的意义，我们在计算眼睛各屈光介质屈光力时，都是通过测量折射率和曲率半径来求得各屈光介质的屈光力，如角膜前表面曲率半径7.7 mm,后表面曲率半径6.8mm,角膜的折射率为1.376,前方为空气折射率为1,后方为房水折射率为1.336,角膜中心厚度厚度t=0.0005m。

那么前表面的屈光力为:F₁=（1.376-1）/0.0077=+48.83D,

后表面的屈光力为: F₂=(1.336-1.376)/0.0068=-5.88D,

角膜总的屈光力(厚透镜计算公式):F=F₁+F₂-(tF₁F₂)/n=+43.05D

      我们知道人眼屈光力的2/3来自角膜，角膜屈光力较大的主要原因是角膜前方是折射率为1的空气，如果我们游泳或潜水时进入了水中，则角膜前变成了折射率为1.33的水，角膜前表面的屈光力急剧减小，眼睛就变成了一个+44D左右的远视眼，此时就看不清眼前任何物体了，配戴游泳眼镜就是为了保证进入水中眼前仍有空气的存在，只有这样我们才能看到奇妙多彩的海底世界。

 

3、为什么散光眼配镜后看物体有变形现象？

我们经常可以听到散光顾客配镜后主诉视物有变形现象，顾客主诉常有“变斜了、变胖了、变瘦了、变成梯形了……”那么是什么原因呢？研究这个问题前我们首先看看什么是矫正散光的镜片，矫正近视和远视我们通常使用的是球面透镜，矫正散光用的镜片一般是柱面透镜，柱面透镜是沿圆柱体轴向切下来的一部分（如图2），从图中可以清楚的看到柱面透镜的特点是一个面是平面（图中的内表面），没有屈光度，另一个面是圆柱体的一部分（图中的外表面）。圆柱体的面我们生活中也比较常见如水杯的外表面、圆珠笔的外表面等，它的一个方向是弯曲的具有屈光度（如图中的水平方向），另一个方向是平的没有弯曲度（如图中的垂直方向）。所以柱面透镜的特点就是一个方向（轴位方向）没有屈光度，另外一个方向（轴位垂直方向）具有屈光度，如我们常见的-1.00DCX90就是表示散光轴为在90度方向的-1.00D的柱面透镜，在90度方向没有屈光度，180度方向的屈光度为-1.00D。我们以三个例子说明散光顾客配镜后的视物变形情况：

①、   R：-1.00DCX90  L:-1.00DCX90 ,

顾客双眼在90度方向都是没有屈光力的,在180度方向具有-1.00D的屈光力。配镜后顾客注视眼前目标时90度方向没有像大小变化，180度方向会有缩小的现象，所以顾客会感觉看到的物体更瘦、更高了（如图3）。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

②、    R：-1.00DCX45  L:-1.00DCX45 ,

顾客双眼在45度方向都是没有屈光力的,在135度方向具有-1.00D的屈光力。双眼形成了一对向同一个方向倾斜的像，双眼融像顾客就会感觉看到的物体也都倾斜了（如图4）。

③、         R：-1.00DCX45  L:-1.00DCX135 ,则顾客双眼分别在45、135度方向没有屈光力,在135、45度方向具有-1.00D的屈光力。双眼形成了两个异向倾斜的像，双眼融像顾客就会感觉看到的物体变成梯形的了（如图5）。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4、  为什么近视镜片看物体是缩小的、远视镜片看物体是放大的？

我们都知道近视镜片看物体是缩小的、远视镜片看物体是放大的，为什么呢？研究这个问题就要先知道透镜的最基本的光学单位——三棱镜。三棱镜是由两个平面相交形成的三角形的透明柱，因为两个折射面均为平面，所以三棱镜是没有屈光力的，光线经过三棱镜后不会发生会聚或发散作用，但却会发生传播方向的改变（如图6），通过三棱镜看物体物体都会向尖的方向移动，就是因为这个原因三棱镜在斜视的检查和配镜中经常被我们使用。如果光线经过三棱镜后在1米的距离上偏移1 cm我们就称为1个棱镜度（1^Δ），表示三棱镜时需要棱镜大小和棱镜基底方向，基底方向常用的有基底朝上、基底朝下、基底朝内、基底朝外。三棱镜是组成我们眼用透镜的最基本的光学单位，任何透镜都可看成是无数个三棱镜按照一定的规则排列组成，凸透镜是由底相对的大小不同三棱镜旋转组成，凹透镜是由顶相对的大小不同三棱镜旋转组成。当我们通过凸透镜看物体时，物体上发出的光线都会经过底向光心尖端向四周的三棱镜折射，物像都向着尖端（镜片四周）移位，所有的移位点形成了物像，我们就感觉物体放大了，相同的道理凹透镜就缩小了如图7。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5、    如何从三棱镜的角度理解屈光参差的顾客比其他顾客更难适应框架眼镜？

任何一个镜片都可以看成是由无数个三棱镜组成，镜片除光心外任一点都是有三棱镜效果的，为了让顾客视物时尽量少的产生三棱镜效果，就要尽量保证视轴与光轴的重合，我们装配眼镜时光学中心尽量对准顾客的瞳孔中心就是这个原因，镜片上的任意位置三棱镜效果也可以通过P=FC的公式求得，例如+3.00DS的透镜在光心下方5mm处的棱镜效果就是P=FC=3X0.5=1.5^Δ 基底向上。

当顾客配戴框架眼镜时，眼睛完全通过光心看物体是很少的，更多的时候顾客需要通过光心外看物体，此时双眼都会产生三棱镜效果，双眼所产生的三棱镜效果之差即为差异三棱镜效果。下面我们通过举例说明差异三棱镜效果对顾客配镜的影响：

①、 

①、一顾客处方为：R：+2.00DS  L:+2.00DS,顾客从镜片光心下方5mm处看近，此时右眼的三棱镜效果为P=FC=0.5X2=1ᇫ基底朝上，左眼的三棱镜效果为P=FC=0.5X2=1ᇫ 基底朝上，则双眼的差异棱镜效果为1ᇫ-1ᇫ= 0，没有差异三棱镜的存在，顾客只要把眼睛同步向上下左右任何方向转动都没有差异三棱镜产生，所以顾客配镜后很快就可以适应这付眼镜，

②、 一顾客处方为：R：+2.00DS  L:+4.00DS,顾客从镜片光心下方5mm处看近，此时右眼的三棱镜效果为P=FC=0.5X2=1ᇫ基底朝上，左眼的三棱镜效果为P=FC=0.5X4=2ᇫ 基底朝上，则双眼的差异棱镜效果为2ᇫ-1ᇫ=1ᇫ，此时就存在差异三棱镜效果，我们在水平方向上能容忍的差异三棱镜较大,但在垂直方向能容忍的差异三棱镜较小,一般垂直方向不超过1.5ᇫ，所以考虑垂直方向上的差异三棱镜效果更有意义。当这种差异超过人眼的容忍范围配镜者就会产生不适感，这种差异会随着顾客注视点离开光心的距离而改变，离开光心越远差异也就越大，所以当注视周边物体时更容易出现不适的症状。顾客由于本身的习惯，如果注视周边物体时转动头部比较少而转动眼睛比较多，则顾客就很难在短期内适应这付眼镜，如果顾客转动头部比较多转动眼睛比较少，那么这个顾客一般就能很快适应这付眼镜了，这也就可以解释为什么顾客存在适应能力上的差异了。

 

思考题：

1、眼镜配装标准中说的水平方向顶焦度绝对值和垂直方向顶焦度绝对值是什么含义呢？

2、我们在为屈光参差顾客选择镜架时需要注意些什么呢？

 

 

参考文献：

1、《验光基础知识200问》 

宋慧琴教授 编著   海洋出版社2003年版

 

 

上期思考题答案：

3、红绿色盲患者是否可以进行红绿视标的检测？

色盲患者是因为视网膜的色觉感受器存在着缺陷，造成患者色觉的障碍，失去了辨别某些特定颜色的能力，但外界的光线依然可以顺利进入患者眼中，也是正视眼恰好黄光焦点在视网膜上，绿光和红光焦点分别在视网膜前后，仍然可以进行红绿视标检测，只是检查时让顾客辨别左右两侧视标是否一样清晰就可以了。

4、镜片折射率越高越好吗？

       镜片的折射率是决定配装眼镜边缘厚薄的重要参数，镜片屈光度、中心厚度、镜架大小和镜片移心量这些也都会对配装眼镜的边缘厚度起到重要作用，所以我们考虑配装眼镜周边厚度时要综合考虑上述各项，并非折射率高镜片就一定薄。再加上随着折射率的增加镜片的阿贝数、密度、透光率也都会发生改变，这些改变几乎都是随折射率增加配戴效果就越差，所以我们说对于低度的屈光不正，选择中低折射率的镜片就可以了，中高度数的屈光不正患者可以选择高折射率的镜片。