-《眼镜镜片》课程要点

1中级职业资格培训远程教学课程要点眼镜镜片第一章光学基础知识·肉眼能感觉到的光称为可见光，可见光来自各种自然光源和人造光源。·可见光的波长范围为 380760nm，小于 380nm 的为紫外区，大于 760nm 的为红外区。·光在不同媒质中的传播速度不相同，在真空中的传播速度是最快的，约为 3×108 米/秒。·传播速度大的媒质相对于传播速度小的媒质叫光疏媒质，反之叫光密媒质。·光的传播有四个基本定律：光的直线传播定律、光的独立传播定律、光的反射定律、光的折射定律。第一节 光的反射和反射定律一、光的反射·当光线投射到两媒质的分界面上时，一部分光线改变传播方向，返回原来媒质里继续传播，这种现象称为光的反射。·光的反射分为漫反射（或不规则反射）和镜面反射（或规则反射） 。·通过漫反射我们可以从不同角度观察到物体，利用漫反射现象我们可以检查被加工物体的光洁度。·光学仪器可利用镜面反射来改变光的传播方向，控制光路。·光反射时，反射光的比例与媒质性质和入射角的大小有关。二、反射定律·反射光线在入射光线与法线所构成的平面内，反射光线和入射光线分居在法线两侧。·反射角等于入射角 i1= i2 。·反射现象里光路是可逆的，我们从平面镜内看见别人，别人也同时看见我们就是这个道理。第二节 平面镜成像和球面镜成像一、平面镜成像·利用反射定律我们可以确定物体经平面镜成的像。·平面镜成像的特点：成虚像、成正立像、物像等大。·根据平面镜成像的原理，我们在设计验光室时，可借助平面镜将验光室的长度缩短。二、球面镜成像·镜的反射面为球面的一部分称为球面镜。反射面为凹面的称为凹面镜，反射面为凸面的称为凸面镜。·顶点、球心、曲率半径、主轴、副轴的定义。1、凹面镜·焦距等于曲率半径的一半，即 f=r/2。·凹面镜的成像可利用成像公式计算和作图方法来求解。·成像公式为：-1/s +1/s =1/f 。·成像公式应遵循符号规则。·成像公式为近似公式。·作图方法求解成像是利用三条特殊光线。2、凸面镜·成像情况同凹面镜。·此外我们可以验证不管物体在何位置，凸面镜始终成缩小的、正立的虚像。2·因此，同样直径的凸镜可比平面镜能观察到较大的范围。第三节光的折射和折射定律一、光的折射·投射到界面的光线，有一部分将透过界面改变传播方向，进入另一种媒质继续传播，这种现象称为光的折射。·光的折射现象是自然界里普通存在的现象，眼镜片能矫正屈光不正也是光的折射现象的体现。二、折射定律·折射光线在入射光线和法线所决定的平面内。·入射角的正弦和折射角的正弦之比是一个与入射角大小无关的常数。·在折射现象里，光路也是可逆的。三、折射率1、相对折射率·折射定律中谈及的常数与两媒质的性质有关，称第二种媒质对于第一种媒质的相对折射率，记作 n2.1。·第二种媒质对于第一媒质的相对折射率等于光线在第一种媒质里的传播速度与光在第二媒质里的传播速度之比。即 n2.1= v1/v2。·反之亦然，n 1.2= v2/v1 。2、绝对折射率·任何媒质相对于真空的相对折射率称为媒质的绝对折射率，简称折射率。·媒质的折射率等于光在真空中的传播速度与光在该媒质中的传播速度之比，即 nc/v。·折射率恒大于 1。·光在空气中的传播速度与光在真空中的传播速度相差很小，所以空气的折射率近似等于1。3、任何两媒质间的相对折射率·因为n 2.1v 1/v2，n 2.1v 2/v1 所以 n2.1 1/n 1.2 。·又因为n 1c/v 1， n2c/v 2 所以 n1/n2v 2/v1n 1.2 。·折射定律又可表达为：Sini/Sinin 2.1n 2/n1，即 n1Sinin 2Sini。四、光的全反射·光的传播速度大的媒质称为光疏媒质，光的传播速度小的媒质称为光密媒质。光疏媒质、光密媒质是相对而言的。·光从光疏媒质进入光密媒质，折射光线要靠拢法线。·光从光密媒质进入光疏媒质，折射光线要离开法线。当入射角大到一定程度时，折射光线将沿着分界面折射，即折射角 i=90°。若再增大入射角，折射光线将产生反射，遵循反射定律。这种现象为全反射。·对应于折射角 90°时的入射角称为媒质的临界角，记作 A。SinA=1/n 。·全反射产生的条件：光从光密媒质进入光疏媒质；入射角大于临界角 A。·光学仪器中的折射棱镜，根据全反射的原理，棱镜的反射面可以不镀反射膜。第四节 透镜和透镜成像一、概述·两个包容面所包容的透明体称为透镜。·透明体可以是光学玻璃、光学塑料，也可以是动物的活体。·包容面可以同是曲面，或一为曲面一为平面。曲面可以是不同形状的，如球面、圆柱面、环曲面、非球面，最常见的为球面。·包容面为球面或一面为球面一面为平面的透镜称为球面透镜。·球面透镜分为凸透镜（正透镜）和凹透镜（负透镜） 。凸透镜又分为双凸、平凸和弯月形3三种，凹透镜又分为凹、平凹和弯月形三种。·球面透镜两球心的连线称为透镜主光轴，简称主轴。·如果透镜中心厚度比起两球面曲率半径小得很多，或者说中心厚度对透镜屈光度的影响可以忽略不计，这种透镜称为薄透镜。·薄透镜可以用简图表示。近视眼镜片和度数不大（+5.00D 以内）的远视眼镜片都可认为是薄透镜。·主轴与透镜的交点称为透镜的光学中心。过光心的入射光线其出射光线不会改变方向。·除主轴外，凡过光心的直线称为透镜的副光轴（副轴） 。主轴只有一条，副轴有无数条。二、透镜的焦点、焦距和焦平面·平行于主轴的近轴光线经透镜折射后会聚主轴上的一点称为焦点。凹透镜的焦点为虚焦点。·透镜有两个焦点物方焦点和像方焦点。焦点到透镜的距离称为焦距，焦距分为物方焦距（用 f 表示）和像方焦距（用 f表示） 。如果透镜两侧处在同一媒质中，不管透镜两面的曲率半径是否相等，物、像方焦距总是相等的。·透镜焦距的大小由透镜两面的曲率半径以及透镜对两侧媒质的相对折射所确定。计算公式为：1/f= （n-1） （1/ r 1-1/r2）·利用上式计算时应遵循符号规则。·当平行光线斜射到透镜上，折射光线将会聚在与平行光线相平行的副轴上的某一点，这点称为副焦点，副焦点有无数个，这些副焦点在焦平面内，焦平面是过焦点的垂直平面。透镜的焦平面有两个。·透镜对光线屈折能力的大小我们称之为屈光力或镜度，用 F 表示。F=1/f。单位为屈光度。三、透镜成像1、凸透镜成像·物体上的点发出光线经凸透镜折射后会聚于某一点，这些点就组成物体的像。·根据物体所处的位置不同，凸透镜可以成缩小的、等大的或放大的实像，也可以成放大的虚像。2、凹透镜成像·不管物体在凹透镜的任何位置，均在物体同侧成缩小的虚像。3、透镜成像作图·透镜成像可通过作图法求得。·透镜成像作图是利用三条特殊光线。·主轴上物点的成像作图可利用副轴和焦平面的关系来完成。4、透镜的成像公式·成像公式为：1/s1/s=1/f 。·利用上式计算时要遵循符号规则。·成像计算的牛顿公式：X·X=f ·f或 X·X= f 2。·利用上式计算时要遵循符号规则。·像高和物高的比称为横向放大率，简称放大率。用 K 表示。·当 K0 时表示倒立的实像，K0 时表示正立的虚像；当 1 时表示放大像， 1 时表示缩小像， =1 时表示等大像。第五节 棱镜·由多个折射平面组成的透明柱体称为棱镜，两折射面的交线称为棱，与棱相垂直的横截面称为棱镜的主截面。·棱镜主要分为反射棱镜和折射棱镜两大类。一、反射棱镜4·光学系统中用来改变光路。·根据光的全反射的原理，反射棱镜的反射面可以不镀外反射膜。二、折射棱镜·对光线产生折射作用，最常见的为三棱镜。·在眼镜行业中三棱镜用作对斜视眼的眼位的矫正。·当三棱镜的顶角很小时，偏向角 与顶角 有如下关系：=（n 1） 第二章 眼镜镜片概论第一节 眼镜镜片的分类一、按镜片材料分类1、晶石片·为天然的石英晶体，无色的称为水晶，有色的称为茶晶。·晶石制作的眼镜片使用效果并不理想，现在已被玻璃片和塑胶片代替。·市场上人造晶石很多，要注意鉴别。2、玻璃片·用于眼镜片的光学玻璃可分为无色和有色两大类。·无色光学玻璃眼镜片分为光白片、高折射率片。·有色光学玻璃眼镜片分为有色片、光学克斯片、光学克塞片、变色片。·变色片在光照下会变色，是因为在无色或有色玻璃中添加卤化物的缘故。·玻璃片已经慢慢退出眼镜行业的市场。3、塑胶片·塑胶又称为光学塑料或光学树脂，是一种高分子聚合材料。·塑胶片的最大优点是镜片不易破碎，破碎后破口没有玻璃片锋利，同时塑胶片重量轻。因此，市场占有份额逐年增加。·塑胶片分为压克力、CR-39、PC 三种。压克力·俗称有机玻璃，记作 PMMA。·n=1.49， =57.6，透光率 92%，比重 1.19 克/厘米 3，耐磨性 2H。·多用于加工太阳眼镜片。CR-39·俗称树脂片。·n=1.498 左右， =57.8，透光率 8990%，比重 1.32 克/ 厘米 3，耐磨性 4H。·现在已开发出 n=1.561.74 的树脂片，我们习惯把 n=1.498 树脂称为“低折”树脂片，n=1.56 树脂称为 “中折”树脂片，n1.60 树脂称为“高折”树脂片。·此外，也已开发树脂变色片，这种变色片的变色不会受镜片厚度的影响。·树脂片广泛用作屈光不正矫正眼镜镜片的加工。·树脂片表面硬度低是其最大的缺点。PC·俗称太空片，宇宙片，成份为聚碳酸酯。·n=1.586， =29.9，透光率 8591%，比重 1.20 克/ 厘米 3，耐磨性 B。5·PC 片的优点是强度高，重量轻；缺点是耐磨性差、色差大。·PC 片主要用作保护眼镜片、偏光镜片的加工。·近几年，市场上还出现一种非球面树脂片和非球面 PC 片，以改善球面镜片的成像质量。二、按镜片规格、用途分类1、镜片规格·镜片规格分为直径规格和厚度规格。·直径规格和厚度规格请参照国家标准 GB10810 眼镜镜片和轻工部标准 QB2506光学树脂镜片 。2、镜片用途·镜片可按用途分类。·按用途分为球面镜片、散光镜片、棱镜片和特殊镜片等。第二节 眼镜镜片材料的光学特性·光学特性主要指折射率、阿贝数、透光率、均匀性、双折射等。·此外，对光学材料的条纹粗细、长短，气泡的大小、数量也有要求。·材料的理化性能主要指比重、耐磨性、耐冲击性、耐热性和化学稳定性等。第三节 眼镜镜片的技术要求·请参阅 GB10810眼镜镜片国家标准和 QB2506光学树脂镜片轻工部标准。第四节 眼镜镜片加工用的主要磨料（略）第三章 球面镜片第一节 概述·球面镜片是指两面为球面或一面为球面一面为平面的透镜。·市场上的眼镜片多数为这种球面镜片，如矫正近视用的负镜片，矫正远视用的及老花眼用的正镜片。·球面镜片的屈折本领的大小称为镜度或顶焦度,通常又叫屈光力或屈光度,用 F 表示,F=1/f。·屈光度用符号 D 表示，球面屈光度用 DS 表示。第二节 球面镜片的镜度及片形转换·在薄透镜的情况下，球面镜片的镜度可用下式表示：F=（n-1 ） （1/r 1-1/r2） 。·利用上式计算时要遵循符号规则。一、球面镜片的面镜度·球面镜片每个球面各自所具有的屈光度称为面屈光度（或面镜度） 。·第一面面屈光度可用 1/F1=(n-1)/r1 计算，第二面面屈光度可用 F2=(1-n)/r2 计算。·面屈光度和曲率半径的对应关系也可以查表得到。二、球面镜片屈光度计算的简化公式·球面镜片屈光度计算的简化公式为：F= F 1+/F2。·简化公式仅适用于薄镜片。三、球面镜片的片形转换1、片形转换·根据公式 F= F1+/F2，我们可以任意地选择不同的 F1 和 F2 进行组合。·在保证镜片镜度不变的前提下，将镜片从一种形状改变成另一种形状的做法称为镜片的片形转换。2、球面镜片的基弯6·根据公式 F= F1+/F2，球面镜片的片形有无数个形式。·这给眼镜片加工厂和眼镜片的定配带来不便。·为此，我们需要先确定镜片