几何光学与眼镜光学优秀课件

柱面透镜
主子午线：
轴向子午线：与轴平行 的子午线，在柱面上是 平的，没有弯度。
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。
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
对薄球镜而言,
FF1F2
球面的屈光力 r：凸球面为正
计算公式：
F n2 n1 r
凹球面为负 “凸”、“凹”是相对入射光
线而言
空气 玻璃
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
球镜的表面屈光力
薄球镜屈光力公式：
FF1F2
F(n1)(1 1) r1 r2
r1
r2
F1 F F2
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。
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。
分类：根据透镜前后表面的形状：
柱面透镜 球柱面透镜 环曲面透镜
1.1 柱面透镜
柱面透镜
圆柱体和柱面
圆柱体的轴 柱面
柱面在与轴平行的方向 上是平的
柱面在与轴垂直的方向 上是圆形的，弯度最大
这两个方向称为柱面的 两条主子午线方向。
柱面透镜
一个柱面和一个平面组成
正柱面透镜 负柱面透镜
复色光
几何光学
光源
能发光的物体（自身发光或反光）
发光体
发光点
几何光学
光线
以直线形式表示光能的传播方向
光束
几何光学
光束
发散光束与平行光束
几何光学
光速
光在真空和空气中的速度 (30万公里/秒) 光在其他介质中的速度 介质的折射率
n c v
几何光学
介质的折射率
常见介质的折射率
第二部分
1. 散光透镜
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
散光眼的成像
平行光线经过散光眼不能形成焦点，而形成前 后两条焦线；
例中水平子午线形成垂直焦线
F’h
散光眼
散光眼系统的成像过程.
例中垂直子午线形成水平焦线
F’v
单纯近视性散光
单纯远视性散光
复性近视性散光
复性远视性散光
混合散光
散光透镜
光学：平行光线通过散光透镜，不能形 成一个焦点。
柱面透镜 球柱面透镜
球镜
球面
概念：
前后两个面都是球面 一个球面＋一个平面
球镜的分类
凸透镜
中央比边缘厚
凹透镜
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
焦点／焦距
焦距为正
焦距为负
球镜的光学
物点和像点
物距为负
球镜的形式
球镜的形式
同一屈光度的球镜可以有无数种前后表面组成 方式
例如: -3D 的近视镜片 0+(-3)=-3D; +3+(-6)=-3D, -1+(-2)=-3D
最佳透镜形式
尽可能减少或消除像差 配戴清晰舒适
最佳球镜的形式
球镜屈光力的测量
镜度表
F1
n 1 r1
n=1.523
真空
1.0
空气
1.0003
水
1.333
树脂
1.499-1.7
玻璃
1.523
钻石
2.417
光的基本定律
光的基本定律
直线传播定律
在均匀介质中，光沿直线传播。
光的基本定律
独立传播定律
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
独立传播定律
特例：干涉现象
折射定律
全反射和临界角
折射定律
全反射现象
折射定律
光线通过三棱镜
折射定律
不同波长的光波，折射程度不相同
符号规则
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
透镜
透镜
什么是透镜
至少有一个面是弯曲面 可以改变光束的聚散度
透镜
球面透镜(球镜)
凹透镜 凸透镜
光的基本定律
反射定律
术语：法线、入射角、反射角
光的基本定律
反射定律
镜面反射和散射
光的基本定律
光路可逆原理
光的基本定律
折射定律
吸管往上折了！
折射定律
Snell法则
SinI n' SinI' n
举例：光线从真空中以45°角入射， 折射角为30°，求此介质的折射率。
折射定律
通过水面看水里的鱼，会感觉鱼的位置 有何变化？
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？
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
n=F’* 0.532/ (F1+F2) + 1
成像在透镜右侧2米处
球镜的屈光力(F)
以球面透镜焦距的倒数表示 单位：屈光度 (Diopter, D) 公式： F 1
f
举例：一凸透镜焦距40cm，该透镜的屈 光力为多少？
球镜的屈光力
球面透镜屈光力的规范写法 实际工作中屈光度的增率
1/4系统 (0.25D, 0.50D, 0.75D) 1/8系统 (0.125D, 0.25D, 0.375D)
像距为正
球镜成像
作图法
球镜成像
作图法
球镜成像
作图法
球镜成像
计算法
u
物距/像距：正负 v
焦距：凸球镜为正 凹球镜为负
f
物1距焦1距＝像1距
1 1＝1 uf v
球镜成像
计算法
举例：一物体距离凸透镜50cm，透镜焦距 为40cm，求像的位置。
解：111 1 1 0.50
v u f 0.500.40 v2m
半径是20cm，求此面的
屈光力。
球面的屈光力
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
透镜的表面屈光力：
前表面屈光力：
n 1 F1 r1
后表面屈光力：
F2
1 n r2
r1
r2
F1 F F2
几何光学与眼镜光学优秀课件
内容纲要
光的基本性质、概念 光的基本定律 透镜的光学
球镜 柱镜 棱镜
物理光学
光与电磁波
可见光
物理光学
单色光与复色光
单色光
蓝色光 ( B )：400nm - 475nm 青色光 ( C )：475nm - 485nm 绿色光 ( G )：485nm - 570nm 黄色光 ( Y )：570nm - 580nm 红色光 ( R )：580nm - 700nm