光電子學與光子學（視光師相關的光學知識）

2023-05-24 17:00:29 1

紫外線對我們有什麼傷害啊？太陽鏡是不是顏色越深防紫外線效果就越好？什麼是折射率？什麼又是阿貝數啊？這些問題我們在工作中經常被顧客問到，同時我們也發現有的鏡片的折射率書上和廠家標註的不一致、驗光中用到的紅綠檢測和Worth四點視標檢測等檢查方法，它們的原理又是什麼呢，為什麼顧客新配的眼鏡總是感覺邊緣有彩虹出現呢……，這些都和我們光學基礎知識有密不可分的聯繫，那麼什麼是光，它在我們眼鏡行業中有哪些應用呢，今天我們就使用光的基礎知識解釋工作中的一些疑惑。

眾所周知,光是一種電磁波,具有波動和微粒的雙重性,和其它所有的波一樣,光波也具有波長,波長用λ表示，最常用的單位是納米(nm),把光波按照波長從短到長的順序進行排列就得到了光譜,研究發現光譜中隨著波長由短到長依次出現ґ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波等，太陽光就是一個非常廣的電磁光譜，幾乎包含了我們所要研究的所有波長段。

1、什麼是可見光？

可見光就是我們日常所說的光，不需藉助任何儀器設備用肉眼就可以觀察到的光，波長範圍約在380nm—760nm之間，我們現在所說的透光率也是針對可見光而言，透光率就是指可見光的通過率。當所有可見光一起入射到眼睛時，我們就感知為白色，可見光中波長較長的光進入眼睛就會被感知為紅色，波長較短的光進入我們眼睛就會被我們感知為紫色，當光波長從760nm到380nm的逐步減短時，依次就是紅橙黃綠青藍紫七種顏色，這也就是我們能看到五顏六色世界，我們人眼最敏感的是波長555nm左右呈現黃綠色的光波。

2、顏色是怎麼來的, Worth四點視標檢測的原理是什麼？

光和顏色是一起出現的，沒有光時也就沒有了顏色，晚上光很暗時，即便是很敏感的黃色也不易被發現，不透明物體的顏色是因為反射光而來，紅色的衣服就是當白色光入射時可以把紅光反射出來，其它顏色的光波被透射或吸收。綠色的衣服就是當白色光入射時可以把綠光反射出來，其它顏色的光波被透射或吸收。透明物體的顏色是因為透射光而來，紅色鏡片可以讓紅色波長的光通過，其它顏色的光被反射或吸收，綠色鏡片可以讓綠色波長的光通過，其它顏色的光被反射或吸收。這就是Worth四點視標檢測的原理，當進行檢查時右眼前加紅片，左眼前加綠片，右眼只能看到上方的菱形視標和下方的圓形視標，左眼只能看到左右十字型視標和下方的圓形視標，雙眼同時注視時可以看到全部四個視標，若看不到上方菱形視標則右眼抑制，若看不到左右十字型視標則左眼抑制，若看到下方圓形視標呈橫放置的橢圓型或分離的兩個圓形視標則為雙眼復視。

3、防紫外線一定要用UV400嗎？

在光譜中100--380nm之間的電磁波稱為紫外線，根據不同的生物效應紫外線又可以分為A、B、C三個不同的區段（如表1），紫外線對人體的傷害主要是皮膚和眼，對眼睛的傷害主要是角膜和晶狀體。因為角膜上皮吸收紫外線的峰值波長為265nm，晶狀體吸收紫外線的峰值波長為295nm，所以對眼睛而言UV—C主要傷害的是角膜，UV—B主要傷害的是晶狀體。UV—A對眼睛的傷害較小，所以可以說防紫外線眼鏡只要能阻止320nm以下的紫外線就可以起到保護眼睛角膜和晶狀體的作用，當然也有報導說UV—A為玻璃體渾濁、老年黃斑變性的誘因之一，所以防紫外線最好是能UV380以上。

4、太陽鏡片顏色越深防紫外線就越好嗎？

很多人都認為鏡片顏色的深淺與防紫外線性能成正比，但實際上二者之間卻沒有任何關係，因為鏡片顏色深淺是指可見光的透光率，用肉眼就可以判斷，而紫外線是肉眼不能觀察到的，鏡片防紫外線性能就只能通過特定的焦度計和光譜分析儀才能檢測到，例如鍍了減反射膜的PC鏡片，透光率高達99%，防紫外線性能卻也是幾乎達到了100%。如果鏡片不能防紫外線那麼鏡片顏色越深對眼睛的傷害就越大，因為在陽光下配戴顏色深的太陽鏡瞳孔會因為對光反射而散大，鏡片本身又不能防止紫外線的進入，這樣單位面積的紫外線沒有減少，而接受光線的瞳孔面積卻增加了，所以進入眼睛的紫外線就增多了，就是說配戴不能防紫外線的深色太陽鏡比不配戴太陽鏡對眼睛的損害更大。

5、為什麼折射率書上和廠家告訴我們的不一樣呢？

光速就是指光在介質中傳播的速度，在真空中不同的光波都以相同的速度傳播，均是30萬千米每秒，研究發現光在介質中傳播速度的快慢直接反映了介質的折射率。我們可以使用公式n=c/v來計算所有介質的折射率，c為光在真空中的速度，v為光在介質中傳播的速度，例如光線在某介質中傳播的速度為20萬千米每秒，那麼用該光線測得的該介質的折射率n =30萬千米每秒/20萬千米每秒=1.5。又因為光線在介質（真空和空氣除外）中傳播時會因為波長不同而引起傳播速度的不同，紅光傳播速度最快，紫光傳播速度最慢，所以測量鏡片折射率時使用不同波長的光線就可以得到不同的折射率，紅光傳播速度最快，所以測得鏡片折射率最小，紫光傳播速度最慢，所以測得折射率最大。所以我們必需人為的確定一個測量鏡片折射率的波長，在中國和美國使用d線波長為587.56nm的黃光來測量鏡片折射率，在日本和歐洲則使用e線波長為546.07nm 的綠光測量鏡片折射率。教材多採用d 線折射率而歐洲和日本進口鏡片多採用e線折射率，所以出現書上和廠家標註的折射率不同的現象也就可以理解了，例如PC鏡片教材上折射率為1.586廠家標註為1.591就是這個原因。

6、阿貝數是什麼，色散在驗光中有用處嗎？

早在1665年，牛頓就發現白光經過三稜鏡能形成一個顏色按照一定順序排列的五彩長條像，在此像前再放置一個稜鏡，五彩的像又重新變成一束白光。今天我們知道這種白光通過三稜鏡後發散成為從紅光區延伸到藍光區的現象就是色散現象，我們使用阿貝數來表示材料色散現象的大小，阿貝數越大色散就越小，阿貝數越小色散就越大。因為鏡片存在色散現象，所以當白光平行與光軸入射鏡片後，由于波長和速度的原因就會出現紫色光聚焦早，紅色光聚焦晚，這種現象就是軸上色像差，人的屈光系統同樣存在色像差，正視眼的色像差恰好黃光焦點落在視網膜上，綠光和紅光焦點分別落在視網膜前後。所以進行紅綠視標檢測時會感覺清晰度相同。近視眼由於眼軸偏長，黃光焦點落在視網膜前，紅光焦點比綠光更靠近視網膜，所以進行紅綠視標檢測時會感覺紅色更清晰度。遠視眼由於眼軸偏短，黃光焦點落在視網膜後，綠光焦點比紅光更靠近視網膜，所以進行紅綠視標檢測時會感覺綠色更清晰度，這也就是紅綠視標檢測的原理所在了。

7、顧客告訴我新配的眼鏡周邊看到彩虹怎麼辦啊？

當光色散現象出現在鏡片邊緣時，戴鏡者就會看到物體周邊有彩色的環繞，這就是軸外色像差，原因就是鏡片周邊有稜鏡存在，白色的光線經過鏡片後由于波長不同所引起的偏折也不相同，視網膜不同位置感有不同顏色的光線聚焦，所以有了軸外色像差，這種彩色現象的大小和二個因素有直接的關係：鏡片因素、配戴著的因素。鏡片因素包括鏡片阿貝數、鏡片屈光度、鏡片的設計形式，鏡片阿貝數越大、屈光度越小鏡片色散就越小，鏡片的設計形式主要指球面還是非球面設計，一般非球面設計比球面設計的色散會更小一些。配戴著的因素主要是指配戴者對色散是否敏感，只有5%左右的人對這種色散敏感，更多的顧客不會發現這種周邊色散的存在。當顧客主訴有這種色散情況那我們應該怎麼辦呢？首先是建議顧客適應，大約80%的顧客在配戴新眼鏡7天內能適應這種色散，如果顧客不能適應或者不同意適應則要重新調整鏡片或鏡架，增大鏡片的阿貝數、減少鏡片的屈光度、改配非球面鏡片、縮小鏡眼距、減小鏡片的大小都可以讓顧客的色散現象變小！

鏡片折射率越高越好嗎？

鏡片的折射率是決定配裝眼鏡邊緣厚薄的重要參數，鏡片屈光度、中心厚度、鏡架大小和鏡片移心量這些也都會對配裝眼鏡的邊緣厚度起到重要作用，所以我們考慮配裝眼鏡周邊厚度時要綜合考慮上述各項，並非折射率高鏡片就一定薄。再加上隨著折射率的增加鏡片的阿貝數、密度、透光率也都會發生改變，這些改變幾乎都是隨折射率增加配戴效果就越差，所以我們說對於低度的屈光不正，選擇中低折射率的鏡片就可以了，中高度數的屈光不正患者可以選擇高折射率的鏡片。