棱镜_文档视光学与视觉科学导论.pdf

棱镜 棱镜在视光学中是用来改变光线方向的重要光学元件 ，按照其成像特点与结构形式可以分为反射棱镜和折射棱镜。 反射棱镜在视光学的应用主要是用在如电脑验光仪的仪器中。在视觉功能检查与治疗中用到的棱镜主要是折射棱镜中 的三棱镜。在本单元后续内容中只介绍三棱镜的相关内容。三棱镜的成像特点是只改变光线的方向而不改变光束的聚 散度，这在眼科学中和视光学中用来测量与治疗辐辏功能异常与眼位变化。 （一）三棱镜的光学特性 三棱镜的光学特性主要为偏向性和色散性。 1.偏向性 三棱镜的偏向性体现在只对光线产生偏折，不改变光束的聚散度，因此棱镜没有会聚或发散光线的能力。物体通 过三棱镜偏折后光线向底的方向偏折，所成的虚像向顶的方向移动，如下图所示。在视觉光学中利用棱镜的这一特性 实现辐辏功能或者眼位的矫正与治疗。 图1 三棱镜的偏向性 2.色散性 三棱镜的色散性体现在不同波长的光线发生不同程度的偏折。同一透明介质对于不同波长的单色光具有不同的折 射率。以同一个角度入射到折射棱镜上的不同波长的单色光，具有不同的偏向角。 （二）棱镜的度量 1.偏向角 描述棱镜偏向作用的物理量称为棱镜屈光力 ，用偏向角表示。偏向角的单位可以是一般角度单位如度和弧度等。 棱镜在空气中，棱镜屈光力：  (n1) 其中ε—棱镜屈光力（°）； α—棱镜的顶角（°）； n—棱镜材料的折射率。 2.棱镜度 此单位系C ．F ．Prentice于 1888年所倡导，其符号为 P△。1△是指当光线通过该棱镜时，使出射光线相对入射 光线在 100单位距离处，偏移 1单位的距离。也就是偏向角正切的 100倍。 △ P ＝100tanε＝100tan(n-1)α △ △ 1 ＝0.5729°＝34.376′ 100 ＝45° 图2棱镜度 （三）棱镜的标记 棱镜的位置决定了其偏折光线的方向。在视觉光学中 ，棱镜与柱镜一样 ，不但要标记其度数 ，同时要标记其位置。 棱镜的位置标记是记录棱镜底所在的方向。棱镜的标记有三种标示方法，分别为老式英国标记法、新式英国标记法、 360°标记法。三种方法的相同之处是对于检查者而言，是以患者为参考标准，标记其右眼和左眼。三种方法从写法上 容易分辨。 （四）棱镜的合成 多个眼用棱镜叠加在一起，使光线的偏向作用可以用一个棱镜所代替，这种等效作用称为合成。合成原则采用公 式2进行计算。 P Pcos P cos H 1 1 2 2 P Psin P sin V 1 1 2 2 2 2 P P P （1） H V P  arctan V P H （五）棱镜的分解 一个棱镜使光线的偏向作用也可以用多个棱镜所分担，这种等效作用称为分解。分解原则满足如下公式：