Что такое линза
Увеличительные стекла были известны еще с древних времен. По форме они очень напоминали чечевицу (lens на латыни), что и дало им современное название. Применялись они для увеличения изображений слабовидящими.
Линза в оптике – это кусок стекла или любого другого прозрачного материала с гладкой полированной поверхностью сферической формы.
Благодаря этим особенностям она способна изменять направление света, проходящего сквозь него, и потому применяется во множестве приборов.
Материалы и режимы ношения
Одними из основных характеристик линз являются материал, из которого они выполнены, и режим эксплуатации. Большинство из них изготавливаются из гидрогелевых и силикон-гидрогелевых составляющих. Гидрогелевые не содержат силикона, а их главным компонентом является вода, которая испаряется при ношении, что приводит к снижению влаги и количества кислорода, которые поступают к роговице. По этим причинам в большинстве своем они являются однодневными и не рекомендуются к использованию на срок более 12 часов подряд.
Однодневные контактные линзы 1-Day Acuvue Moist
Силикон-гидрогелевые, как понятно из названия, отличаются наличием в составе силикона. Но это еще далеко не все различия. Процент кислородопроницаемости у них очень высок и может достигать до 170 единиц, в то время, как для полноценного обеспечения глазам достаточно и 80 единиц. Однако из-за как правило низкого количества влаги повышается потребность в медицинских растворах и специальных каплях. Пользоваться силикон-гидрогелевыми линзами можно длительный период времени, в некоторых продуктах он доходит до полугода.
Традиционные контактные линзы Ultra Flex Tint
Что касается режима замены, то специалисты выделяют: дневной, гибкий и пролонгированный. Первый подразумевает эксплуатацию исключительно в дневное время. Гибкий позволяет обладателю не снимать их на одну или даже две ночи. Пролонгированный режим дает возможность носить офтальмологические изделия не снимая в течение недели, а некоторые из них разрешены к непрерывному пользованию до одного месяца.
Виды линз
В зависимости от того, как ведут себя проходящие через них лучи света, они бывают собирающие и рассеивающие.
Первые имеют выпуклую форму с обеих сторон и называются двояковыпуклыми. Кроме того, бывают плоско-выпуклые и выпукло-вогнутые.
Рассеивающие имеют вогнутую форму и называются двояковогнутыми. Конечно, есть и другие формы: вогнуто-плоские и вогнуто-выпуклые.
Астрономическая труба Кеплера и земная труба Галилея
Рассмотрим частный случай – телескопический ход лучей в системе из 2-х линз, когда и предмет, и 2-е изображение расположены на бесконечно больших расстояниях друг от друга. Телескопический ход лучей выполняется в зрительных трубах: земной трубе Галилея и астрономической трубе Кеплера.
Тонкая линза имеет некоторые недостатки, которые не позволяют получать изображения высокого разрешения.
Определение 14
Аберрация – это искажение, которое возникает в процессе формирования изображения. В зависимости от расстояния, на котором проводится наблюдение, аберрации могут быть сферическими и хроматическими.
Смысл сферической аберрации в том, что при широких световых пучках лучи, находящиеся на далеком расстоянии от оптической оси, пересекают ее не в месте фокуса. Формула тонкой линзы действует лишь для лучей, которые находятся близко к оптической оси. Изображение удаленного источника, которое создается широким пучком лучей, преломленных линзой, размыто.
Смысл хроматической аберрации в том, что на показатель преломления материала линзы влияет длина световой волны λ. Данное свойство прозрачных сред называют дисперсией. Фокусное расстояние линзы различно для света с различными длинами волн. Данный факт приводит к размытию изображения при излучении немонохроматического света.
Современные оптические приборы оснащены не тонкими линзами, а сложными линзовыми системами, в которых есть возможность исключить некоторые искажения.
В таких приборах, как фотоаппараты, проекторы и т.д., используются собирающие линзы для формирования действительных изображений предметов.
Главная оптическая ось линзы
Свет, проходящий через сферическую поверхность, ведет себя необычно. У самого края он преломляется сильнее, чем у центра. Связано это с тем, что у края кривизна сильнее.
Таким образом, чем ближе к центру будет проходить луч, тем меньше он будет отклоняться в сторону. И в геометрическом центре линзы, который еще называют оптическим центром, свет вообще не будет преломляться и пройдет как через обычное оконное стекло.
Если у симметричных этот центр находится внутри, то у остальных разновидностей он может находиться за ее пределами.
Пропущенная через эту точку прямая, которая повторит ход пройденного и оставшегося непреломленным луча, будет называться главной оптической осью.
Какие контактные линзы используются для коррекции зрения?
Начнем с того, что основными контактными линзами на протяжении многих лет являются оптические. Они предназначены для коррекции распространенных сегодня нарушений рефракции: близорукости и дальнозоркости. Особой популярностью у современных покупателей пользуются такие модели, как:
- Acuvue Oasys with Hydraclear Plus;
- Soflens Daily Disposable от Bausch + Lomb;
- Biofinity от CooperVision;
- Air Optix Aqua от Alcon;
- Miru 1 day от Menicon.
Также активно используются торические и мультифокальные модели. Торические линзы назначаются офтальмологами тем пациентам, которые страдают астигматизмом — заболеванием, связанным с изменением первоначальной формы хрусталика. На современном рынке представлен широкий выбор таких оптических изделий, например:
- 1-Day Acuvue Moist for Astigmatism;
- Air Optix for Astigmatism от Alcon;
- Biofinity Toric от CooperVision;
- Contact Day 30 Compatic Toric от Carl Zeiss;
- PremiO Toric от Menicon.
Мультифокальными контактными линзами пользуются люди, страдающие пресбиопией, — «старческой дальнозоркостью». Это аномалия рефракции глаз, при которой человек утрачивает способность отчетливо видеть предметы, расположенные на близком расстоянии. При данной патологии офтальмологи рекомендуют своим пациентам ношение следующих моделей:
- Air Optix Aqua Multifocal от Alcon;
- 1-Day Acuvue Moist Multifocal;
- Biofinity Multifocal от CooperVision;
- Clariti 1 day Multifocal от Sauflon;
- PureVision Multi-focal от Bausch + Lomb.
Решение о том, какие именно линзы помогут скорректировать ту или иную патологию, должен принимать только врач-офтальмолог, основываясь на результатах проведенного обследования. Не стоит подбирать оптические изделия самостоятельно. Доверьте выбор профессионалу.
Фокус линзы и фокусное расстояние
Чтобы понять, что такое фокус линзы, лучше всего представить себе ее собирающий класс.
Пучки света, пройдя через нее, должны будут пересечься в какой-то точке, которая будет находиться на главной оптической оси. Эта точка и называется фокусом.
Она есть и у рассеивающих линз, но, чтобы найти ее, нужно продолжить расходящиеся лучи в обратную сторону. Будет казаться, что они все вышли из одной точки по эту сторону от нее. Это и будет фокус, но в данном случае он мнимый, а не действительный.
Расстояние от оптического центра до фокуса именуется фокусным расстоянием.
Оно может быть положительным и отрицательным.
Со знаком «+» оно для собирающих, а для рассеивающих – со знаком «-».
Собирающие линзы
Собирающие линзы направляют свет от расположенного в фокальной точке источника в параллельный пучок света. Как правило, они применяются в осветительных конструкциях вместе с отражателем. Отражатель направляет световой поток в виде луча в нужном направлении, а линза — концентрирует (собирает) свет. Расстояние между собирающей линзой и источником света обычно варьируется, что позволяет регулировать угол, который нужно получить.
Система из и источника света и собирающей линзы (слева) и аналогичная система из источника и линзы Френеля (справа). Угол светового потока можно менять путем изменения расстояния между линзой и источником света.
Ход лучей в линзе
Для того чтобы легче просчитывать построение изображения в линзе, принято брать схематическое ее обозначение, сильно идеализированное. Ее называют тонкой. Считается, что ее толщина намного меньше, чем радиусы ее кривизны. Это позволяет упростить многие задачи по оптике.
Как упоминалось выше, свет, проходящий через оптический центр, никак не преломляется. Причем это свойство соблюдается, под каким бы углом он ни падал. У таких побочных оптических осей тоже существуют свои фокусы, которые тоже являются побочными.
Все они, включая и главный, лежат на одной плоскости, которую называют фокальной — она перпендикулярна главной оптической оси. Все это справедливо как для собирающей, так и для рассеивающей линзы.
Теперь, когда основные понятия обозначены, можно приступать к рассмотрению хода лучей:
- Пересекая собирающую линзу, лучи соберутся за ней в фокусе.
- То же справедливо и для обратного случая: если в фокусе разместить источник света, то лучи от него будут вначале расходиться, а после нее пойдут параллельно друг другу.
- В случае вогнутых стекол они будут расходиться в разные стороны, а по эту сторону в мнимом фокусе будет светящаяся точка.
- Если лучи падают наклонно, то они соберутся вместе в побочном фокусе. Найти его легко: через оптический центр нужно пропустить прямую под нужным углом до фокальной плоскости.
- Если лучи падают под определенным углом в рассеивающей линзе, то побочный фокус находится ровно там же, но фокальная плоскость будет проходить через мнимый фокус. Соответственно, прямая от оптического центра продолжается до него, где и будет точка, откуда как будто бы они расходятся.
Какие бывают контактные линзы по диоптриям?
Одним из основных параметров, который является особенно важным в тот момент, когда Вы подбираете линзы, является оптическая сила, или диоптрии — единица измерения качества зрительных функций. Чем ниже острота зрения у человека, тем большее количество диоптрий будут иметь выписанные линзы. Они могут быть указаны в рецепте как со знаком «плюс», если речь идет о близорукости, так и со знаком «минус», если пациенту диагностирована дальнозоркость.
Практически всегда оптические изделия подбираются с меньшим количеством диоптрий, чем нужно. Врачи объясняют это тем, что таким образом снижение остроты зрения может быть приостановлено. Как правило, контактные линзы при близорукости подбираются следующим образом — диоптрии повышаются до тех пор, пока пользователь не почувствует комфорт при ношении оптических изделий. Так, например, некоторые люди со зрением +8 пользуются контактными линзами с оптической силой +6.
Линзы по диоптриям подбирать может только врач-офтальмолог. Ни в коем случае не стоит выбирать оптические изделия самостоятельно или опираясь на советы друзей или знакомых. Важно понимать, что неверно установленные диоптрии (а без специального оборудования и соответствующего образования сделать это невозможно) и приобретенные с их расчетом линзы могут привести к ухудшению зрения.
Формула линзы
Существует закономерность между фокусным расстоянием, расстояниями от линзы до предмета и до его изображения. Все это хорошо описывает следующая формула:
Знаки «±» здесь не случайны. Как уже говорилось, все зависит от вида линзы: для собирающей это «+», а для рассеивающей будет «-».
Латинская буква d означает расстояние до предмета, f – расстояние до его изображения, F — фокусное расстояние.
