应用几何光学知识检测眼镜，本文主要内容关键词为：几何论文,光学论文,眼镜论文,知识论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
我们国家戴眼镜的人数可能有两亿多，大街小巷的眼镜店不计其数。从有关的新闻报道中得知，对眼镜店的检测发现，有很多的眼镜都属于不合格产品，所以人们对自己所戴的眼镜是否合格就产生怀疑，但又没有很好的方法进行检测。这里我们介绍一种用几何光学的知识检测眼镜是否合格的方法。
一、眼镜和眼睛瞳距的检测方法
我们知道几何光学中有：“通过薄透镜光心的光线其转播方向不变。”首先用这个知识找眼镜镜片的光心位置。对于近视眼镜，用手拿着眼镜使其离开眼睛30cm左右，使镜片与视线垂直。先通过一边的镜片去观察1m以外物体的某一直线，如一条窗户边，我们叫这一直线为参照直线。这时慢慢移动镜片，可以看到镜片中参照直线的像也会随着移动，并出现像与没有通过镜片的部分不衔接的现象，通过缓慢的上下调整，直到使直线在镜片中的像与没有通过镜片的参照直线部分重合为一条直线，根据上面的光学知识可知，镜片中参照直线的像必定通过镜片的光心。这时用彩色软笔在镜片中像的位置画上一条直线，如图1a所示。然后将镜片旋转90°，按前面的方法再作一条直线，如图1b所示。
图1
这样一来，两条直线的交点就是这块镜片的光学中心。用同样的方法可以找到另一块镜片的光心。两个光心间的距离即为眼镜的瞳距。如果要检验你找的光心位置是不是准确，可将镜片任意旋转一个角度，该镜片的光心始终在与参照直线重合的像上，如图1c所示。否则所找到的光心位置不准确，需要重新目测寻找。
对远视眼镜和老花眼镜，其寻找瞳距的方法基本相同，只是将参照直线的距离选在离镜片10cm左右的地方，如一本书的边线。
再测量眼睛瞳孔间的距离，叫测量眼睛瞳距。如果自己进行测量，将平面镜放在眼睛正前方，两眼平视镜子中的像，用最小刻度为毫米的尺子贴靠在两瞳孔连线的鼻梁处，读出镜子中两瞳孔间的距离。也可以他人帮你测量或你帮他人测量，测量者两眼必须平视正前方，不然测量值就不准确。
在测量了眼镜和眼睛的瞳距后，将两者进行比较，一副合格的眼镜应该是眼镜的瞳距与佩戴者的眼睛的瞳距相等，不然这副眼镜对于他（她）来说就是不合格的。如果戴上这种瞳距不相配的眼镜，会使人感到头晕目眩，甚至恶心呕吐，而眼镜商往往解释说，这是眼睛对新配眼镜的不适应，要有一个适应的过程。长期戴下去可能造成机能损伤、视力下降。
二、镜片屈光是否均匀的检测方法
眼镜镜片的屈光面是否均匀是衡量其好坏的关键因数。简单的检测是在前面利用参照直线寻找光心的方法中，如果发现镜片中参照直线的像有一边能够重合，另一边不能重合，如图2a所示，或两边重合但中间弯曲，如图2b所示，则说明该镜片的屈光不均匀。如果将这种镜片放在阳光下进行透光性能检测，近视镜片会出现透过的光亮不均匀，远视镜出现焦点松散而不圆。
图2
另外，根据球面镜对光的反射和成像规律可知，凸面镜只能成正立缩小的虚像，而凹面镜的成像随物体到镜的距离不同而不同，可以成倒立放大的实像，或倒立缩小的实像，或正立放大的虚像。我们可以根据镜片两个表面在反射光线时的成像质量，来判断镜片屈光性能的好坏。一片屈光率均匀的镜片，它的两个表面应该圆滑平整曲率均匀，观察它所成的像应该清晰不发生变形。一般情况下我们用日光灯在镜片中的成像情况，就可以较好的进行检测，其方法如下：
把眼镜的一边镜片放在日光灯的下方约1m处，从镜片的上方25cm稍微偏一点，向下观察日光灯的像。这是由于上下表面相当于两个不同曲率的球面镜分别反射成像形成的。凸面向上时，看到的像是正立缩小的虚像，凹面向上时看到的像是倒立缩小的实像，并且较大的一个像总是由近视镜片的凸面所形成，或是远视镜片的凹面所形成。这时如果用手指头沾一点水往观察时的镜片下表面一抹，就会使下表面所成的像散乱变形，从而很快观察到上表面成像的质量。表面圆滑平整曲率均匀的镜片，从镜面上看到的日光灯的像应该是清晰均直。如果日光灯的像粗细不均匀，边沿弯曲不直，甚至近光心处杂乱模糊或断裂消失，说明镜片表面磨制得不圆滑，曲率不均匀，质量不合格。如果镜片的凹面向上做反射成像检测，进行观察镜片凸表面曲率的均匀与表面的光滑程度，比直接将凸表面向上观察的效果更明显。镜片的凸表面曲率不均匀不圆滑，通过镜片看到的像有时会互相干扰，产生杂乱感觉，这样的眼镜看物体会恍惚、头晕，时间长了也会损害眼睛机能、降低视力。
三、检测眼镜度数的方法
眼镜的度数等于镜片焦距f的倒数（屈光度）的100倍，即等于100/f。所以测量眼镜的度数就先要测量镜片的焦距，即镜片的光心到焦点间的距离。远视眼镜是凸透镜，其焦距很容易测量，只要在平行光的照射下量出聚焦点到镜面的距离即可。近视眼镜为凹透镜是虚焦点，在屏上得不到聚焦点，所以要借助于几何知识。测量方法如图3所示，在一块硬纸板上剪一个稍小于镜片的圆形孔做限光片，量出圆孔的直径D，用另一块相同纸板做光屏，在上面画一个直径为2D的圆，把近视眼镜的镜片放到圆孔上，用一束平行光线垂直于镜片向下照射，再慢慢调节两纸板之间的距离，使其发散的光圈刚好与所画的圆重合。根据三角形中位线定理可知，限光片到光屏之间的距离就等于凹透镜的焦距。如果测量得到f=0.5m，则该镜片的度数为200°。
图3
现在佩戴眼镜的人很多，千万要注意提防不合格的眼镜，否则会损伤我们的眼睛。特别是青少年配眼镜时一定要配备合格的眼镜，莫以小失大损坏了眼睛。