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检影验光影动理论篇

2016-10-10 13:59阅读:
检影验光影动理论篇
通过上一篇中一系列的实验,大家可以看出,如果没有瞳孔,检影验光是进行不了的,在检影验光中小孔起了决定性的作用。为了便于理解,本人试着用凸透镜的成像原理来解释一下这种现象。
在理解之前我们先回顾一下凸透镜成像原理图,如下(图1):



(图1
凸透镜成像原理所涉及的方面比较广,本文只是探讨与检影有关的顺逆影动问题,所以有选择的列出与本文有关的方面讨论一下。
凸透镜成像原理离不开三大要素,焦距、物距、象距,通过上图大家可以看出物在焦距之外成的像是倒立的,在焦距之内成的像是正立的,在焦距之上不成像。为了便于下文理解,归纳如下(图2):



(图2
在图1的实验中,在保持物距不变的前提下移动物体,观察像的运动方向,试验证明物距大于焦距时像的运动方向与物的运动方向是相反的,我们可以理解为逆动,物距小于像距时像的运动方向与物的运动方向是相同的,可以理解为顺动。也可以理解为倒立的像是逆动,正立的像是顺动。
试举一例证明虚像的运动方向与物是一致的,如下:
大家应该都有照平面镜的经历,镜子中的图像就可以理解为正立的虚像,正在照镜子的你可以理解为物,镜中的你就是像,大家试着晃动一下自己的身体观察一下结果,你在向左晃动时镜中的你也是相左晃动,向右晃动时镜中的你也是向右晃动。像与物的运动方向是
一致的,可以理解为顺动。
实像逆动的例子比如说小孔成像,大家都知道小孔成的像是实像,而且是倒立的,如果你试着移动一下小孔成像试验中的物,你会发现像会向相反的方向移动。也就是物上移时像就下移,物左移时像就右移,等等。反正是物与像的运动方向总是相反的,在这里我们把他理解为逆动。

像的运动方向不但和物与透镜距离有关,还与光屏与透镜距离的远近有关,下面做另一个试验,在前文的模拟眼的试验基础上,用平行光线透过凸透镜照射在光屏之上,见图3


(图3

在上图中,平行光线射入透镜后照射到光屏上,然后自上而下从A点移动到B点,再移动到C点时,在焦点之内的光屏上的像也是自上而下移动,在焦点之外的光屏上的像却是自下而上移动。通过上图可以看出,光屏在焦距之内时像与物呈顺动关系,像在焦距之外时像与物呈逆动关系。

有了以上的这些理论知识,下面进入正题:
没有虹膜没有小孔,近视状态的模拟眼,平行光线进入眼内,到达视网膜上时因为视网膜在屈光系统焦点之后,所以在视网膜上的光斑与与检影镜呈逆动关系。
逆动光斑的图像在眼屈光系统的焦点之外,再经眼屈光系统射出眼外让检影者看到时又是逆动关系,两次逆动事实上也就变成了顺动了。打个比方相当于把一样东西倒过来后,再倒过来一次,其实也就是相当于正立过来了。
这说明,在没有虹膜没有小孔的状态下,近视眼在进行检影验光时看到的影动是顺动的,这与上文看到的现象是一致的,理论理论上完全支持这一实验结果。
下面再看看没有虹膜没有小孔的远视状态下的模拟眼的情况。
在远视状态下,平行光线进入眼内到达视网膜上时,因为视网膜在屈光系统焦点之内,所以在视网膜上的光斑与检影镜呈顺动关系,顺动光斑的图像在眼屈光系统焦点之内,再经眼屈光系统射出眼外让检影者看到时又是顺动状态,两次都是顺动状态,当然看到的结果还是顺动状态了。
这样的理论说明眼睛在没有虹膜小孔的状态下,无论是近视还是远视,在检影时都是呈顺动状态,根本就看不出逆动变化,看到的都是顺动,使检影无法进行。
那么为什么在有瞳孔的状态下就能看到顺逆影动呢?
要想让检影进行下去,唯一的办法就是让人眼视网膜上的图像无论是近视状态还是远视状态都保持运动方向一致,只有视网膜上的运动方向统一了,才能能保证检影者看到不同的影动,这样才能根据检影操作者看到的影动状态来判断人眼的屈光状况。人眼的孔瞳恰恰就能做到这一点,在直径恰当大小的瞳孔之下会产生特殊的焦深作用,有了这样的焦深就能让平行光线进入人眼视网膜上的像在一定的范围内始终保持顺动状态。下面再回顾一下上文的另二个试验。
在上文的第二个试验中,在模拟眼上加上带小孔的虹膜,此时的情况改变了,模拟眼无论是在近视状态下还是在远视状态下视网膜上光斑都是呈顺动状态。很显然,这就是小孔所产生的作用,当然这个小孔的直径是有一定要求的,太大或太小都不能形成顺动。有了不管是近视还是远视都能在视网膜上产生顺动光斑的这个基础,再去进行检影验光就变得可行了,问题就变得简单了,近视的状态是顺动变为逆动,结果还是逆动,远视眼的结果是顺动变成顺动结果还是顺动,从而依据这些变化进行验光操作。
小孔的这种作用,我们学视光的只知道小孔会产生焦深等作用,但小孔能在一定的范围内让逆动光斑变为顺动,这种现象还值得我们去探讨,希望有兴趣的同行们能参与探索一下,希望能对这种现象的产生有更深的了解。


此文已发表在2011年9月《中国眼镜科技杂志》

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