光学棱镜(二)
什么是光的光学透镜和光学棱镜
什么是光的光学透镜和光学棱镜？光学透镜和光学棱镜是光学领域中常见的光学元件。
它们在许多应用中起着重要作用，包括光学仪器、摄影、眼镜和激光技术等领域。
在本文中，我们将详细介绍光学透镜和光学棱镜的原理、类型和应用。
一、光学透镜光学透镜是一种由透明材料制成的光学元件，具有两个曲面（凸面和凹面）。
光学透镜通过折射和散射光线来聚焦或分散光线，从而改变光线的传播方向和焦距。
根据透镜的曲率，可以将透镜分为凸透镜和凹透镜。
1. 凸透镜凸透镜的中心厚度较薄，中央较薄而两边较厚。
当光线从一个介质（如空气）通过凸透镜时，光线会向透镜的中央聚焦，形成一个实像。
这种透镜被广泛应用于放大镜、显微镜和望远镜等光学仪器中。
2. 凹透镜凹透镜的中心厚度较厚，中央较厚而两边较薄。
当光线通过凹透镜时，光线会被分散，形成一个虚像。
凹透镜常用于矫正视力缺陷的眼镜和放大镜中。
光学透镜的主要特性是焦距和倍率。
焦距是指光线通过透镜后聚焦的距离，可以是正焦距（凸透镜）或负焦距（凹透镜）。
倍率是指透镜放大或缩小物体的能力。
二、光学棱镜光学棱镜是由透明材料制成的多面体，其中至少有一个面是平面，其他面是斜面。
光线通过光学棱镜时会被折射和反射，从而产生折射和反射现象。
根据光线的折射和反射，光学棱镜可以将白光分解成不同的颜色，并产生一个光谱。
光学棱镜广泛应用于分光仪、激光技术和光学通信等领域。
光学棱镜根据形状和功能可以分为多种类型，包括三棱镜、四棱镜、六棱镜和棱镜阵列等。
每种类型的光学棱镜都有不同的特性和应用。
总结：光学透镜和光学棱镜是光学领域中重要的光学元件。
光学透镜通过折射和散射光线来聚焦或分散光线，改变光线的传播方向和焦距。
光学棱镜通过折射和反射光线来分解白光并产生光谱。
它们在许多领域中起着关键作用，包括光学仪器、摄影、眼镜和激光技术等。
对于深入理解光学透镜和光学棱镜的原理和应用，还需要进一步学习光学的相关知识。
第四章--眼用棱镜和透镜的棱镜效果
距来制作的，但是患者阅读的时候视线是从镜片 光学中心下放5mm处通过的，请问此戴镜者在阅 读的时候每只眼睛产生的棱镜效果是多少？两只 眼睛总的棱镜效果是多少？
75
差异棱镜效果
基底0º合成一等效棱镜
34
解:（1）作图法: 用矢量加法
测量出, OR5 37
5B37
（2）计算法
O R O2 V O2 H 3 2 4 2 5
tan 3 0.75 36.87
4
所以 3△B90º()4△B0º=5ºB36.87º
35
例6-3 试合成3△B270º与4△B0º两棱镜 解:（1）作图6-12b
测量得OR=5, 37323
得到等效棱镜为5△B323º
（2）计算法:
O RO2V O2H 5
tan30.75 37323
4
所以3△B270º()与4△B0º=5△B323º
36
2、棱镜度的分解 例6-4:.试将5△B30º的棱镜分解为垂直与水平方向的两棱镜 解:（1）作图法
在坐标上沿30º方向作出OR=5。 过R点作RHOH,RV OV。测量 出OH=4.3，OV=2.5。 所以:5△B30º=2.5△B90º()4.3△B0º （2）计算法
偏向角与顶角的关系
(n1)
24
棱镜的偏向角与顶角
棱镜的顶角、偏向角与棱镜度的关系
顶角
偏向角
棱镜度
1°
0.523°
0.91△
1.1°
0.573°
1△
1.91°
1°
1.75△
25
棱镜的基底位置表示
眼镜棱镜图全解
眼镜棱镜图全解什么是眼镜的棱镜效应？⽹上配镜专家告诉您，只要眼睛的视觉通道与镜⽚的光学中⼼有偏差，就会产⽣棱镜效应。
所以处⽅正确的眼镜是否加⼯正确整形正确，可以⽤产⽣棱镜效应的严重程度来衡量。
下⾯我们就通过图形来解释眼镜的棱镜效应。
P＝F× C（cm）P：表⽰棱镜F：表⽰屈光度C：表⽰光⼼偏离距离,单位（cm）红点表⽰瞳孔距离。
蓝点表⽰镜⽚光中⼼。
例：双眼度数－5.00D，PD：64mm，两个镜⽚的光学中⼼（PD）＝72mm，请问这时候会产⽣多少棱镜效应？其基底的⽅向为何？解：72－64＝8mmP＝5× 0.8=4△BI（基底朝内）答：双眼4△BI例：双眼度数＋4.00D，PD：64mm，两个镜⽚的光学中⼼（PD）＝72mm，请问这时候会产⽣多少棱镜效应？其基底的⽅向为何？解:72－64＝8mmP＝4× 0.8=3.2△BO答：双眼3.2△BO例：双眼度数为－5.00D，左眼镜⽚光学中⼼位于瞳孔上⽅4mm，请问这时候会产⽣多少棱镜效应？其基底的⽅向为何？解：P＝5× 0.4=2△BD（基底朝下）答：左眼2△BD例：双眼度数为＋4.00D，右眼镜⽚光学中⼼位于瞳孔上⽅6mm，请问这时候会产⽣多少棱镜效应？其基底的⽅向为何？解：P＝4×0.6=2.4△BU答：右眼2.4△BU例：右眼－3.50D，右眼镜⽚光学中⼼位在瞳孔上⽅3mm、⽿侧6mm，请问这时候会产⽣多少棱镜效应？其基底的⽅向为何？解：（⽔平）PH＝3.5×0.6＝2.1△BI（垂直）Pv＝3.5×0.3＝1.05△BD答：右眼2.1△基底朝内及1.05△基底朝下例：右眼：S－4.00C－2.00Ax180°；左眼：S－4.00C＋2.00Ax180°右眼镜⽚光⼼偏离瞳孔中⼼外侧5mm，左眼镜⽚光⼼偏离瞳孔中⼼上侧5mm，将各⾃产⽣多少棱镜效应？各⾃基底的⽅向为何？解：先以光学⼗字法求得各主径线度数右眼如下：右眼：P＝4× 0.5＝2△BI左眼如下：左眼：P＝2× 0.5＝1△BD答：右眼2△基底朝内，左眼1△基底朝下例：左眼S－2.00C－1.50Ax70°，左眼镜⽚光⼼偏离瞳孔中⼼内侧5mm，请问这时候左眼会产⽣多少棱镜效应？其基底的⽅向为何？解：先画出光学⼗字法求得⽔平⽅向的度数答：镜⽚180°轴的度数：（－2.00）＋（－1.50）sin² × 70°＝－3.32DP＝3.32× 0.5＝1.66△BO（基底朝外）。
棱镜的基本结构
棱镜的基本结构一、引言二、光的基本特性1. 光的传播方式2. 光的波长和频率三、棱镜的定义及作用1. 棱镜的定义2. 棱镜的作用四、棱镜的种类及特点1. 光谱棱镜（1）光谱棱镜的特点（2）光谱分解原理2. 反射棱镜（1）反射棱镜的特点（2）反射原理3. 折射棱镜（1）折射棱镜的特点（2）折射原理五、棱镜的基本结构及制作方法1. 棱镜结构简介（1）三角形棱镜结构（2）矩形棱镜结构2. 棱镜制作方法六、结论引言：在我们日常生活中，我们经常会用到各种各样的光学器材，其中最为常见且重要的就是光学仪器中所使用到的棱镜。
因此，对于了解和掌握棱镜基本结构及其制作方法是非常必要而且重要的。
光的基本特性：1. 光的传播方式光是一种电磁波，它是在真空中以光速传播的。
在不同介质中，光的传播速度会发生变化。
2. 光的波长和频率光波是一种电磁波，其波长和频率分别代表了光的颜色和亮度。
波长越短，颜色越偏蓝；波长越长，颜色越偏红。
频率越高，亮度越大。
棱镜的定义及作用：1. 棱镜的定义棱镜是一种透明材料制成的三棱形或四棱形体，它可以将白光分解成不同颜色的光谱。
2. 棱镜的作用棱镜主要用于分离出白光中不同颜色成分，并且可以将这些不同颜色组合成彩虹或其他图案。
棱镜的种类及特点：1. 光谱棱镜（1）光谱棱镜的特点光谱棱镜是一种透明三角形体，在它内部有许多小直线刻纹。
当白光通过这些小刻纹时，就会产生彩虹色的光谱。
（2）光谱分解原理光谱棱镜的分离原理是基于不同颜色的光在不同介质中的折射率不同，因此会发生不同程度的弯曲。
2. 反射棱镜（1）反射棱镜的特点反射棱镜是一种由两个平行、互相垂直的三角形体构成的透明体，它可以将入射光线反射出去。
（2）反射原理反射棱镜利用了入射角等于反射角这一基本物理定律，使得入射光线在经过两次反射后改变了方向。
3. 折射棱镜（1）折射棱镜的特点折射棱镜是一种三角形体，它可以将入射光线折向一个新方向。
（2）折射原理折射棱镜利用了入射角和出射角之间满足斯涅尔定律这一基本物理定律，使得入射光线在经过折向后改变了方向。
眼镜学光学棱镜
透镜的棱镜效果
双眼的棱镜效果
5△
5△
5△
5△
0
10△BO
透镜的棱镜效果
双眼的棱镜效果
Z如果双眼前都加棱镜时： Z基底方向相同的，棱镜度互相抵消 Z基底方向相反的，棱镜度互相叠加 Z举例
要使双眼获得10△BO的棱镜效果 方法三：右眼加5△BO，左眼加5△BO 方法四：右眼加7△BO，左眼加3△BO 方法五：右眼加12△BO，左眼加2△BI …………
透镜的棱镜效果
透镜可以想象为无数棱镜的组合 透镜上任一点对光线的偏折力称为该点的棱镜效
果
7
透镜的棱镜效果
如何计算透镜在特定位置的棱镜效果？
Z球镜上任意点的棱镜效果
c f
P = c = cF f
透镜的棱镜效果
球镜上任意点的棱镜效果
Z基底方向 凸透镜光心上方3mm处: BD 凹透镜光心上方3mm处: BU 凸透镜光心内侧3mm处: BO 凹透镜光心内侧3mm处: B I
眼通过棱镜视物，像向棱镜顶角的方向偏移
棱镜的光学作用
眼通过棱镜视物的原理
棱镜的表示方式
棱镜使光线偏折的程度
Z棱镜度 Z厘弧度
棱镜的方向
Z以棱镜底的方向来表示
棱镜的单位
棱镜度
Z在1m处使光线偏移1cm，作为1△
1m
1△ ＝ 0.573 ° 10△ ＝ 5.71 °
1cm 10cm
棱镜的单位
厘弧度
2
棱镜的基底位置
棱镜的基底位置
老式英国标记法 新式英国标记法
棱镜的基底位置
四个主要的基底方向
上
上
外
内
外
下
下
棱镜的基底位置
棱镜片光学技术—棱镜效果(眼镜光学技术课件)
例题一
一顾客处方为：R/-5.00DS，L/-6.00DS ，远用瞳距60mm， 配戴的眼镜光学中心距离为64mm，求看远时双眼差异棱镜效果。 解：每只眼的光心比单眼瞳距分别大了2mm
右眼： P cF 0.2 5 1 BI 左眼： P cF 0.2 6 1.2 BI
差异棱镜效果： 1 1.2 2.2
– 镜片上任意一点的棱镜效果
• 能力要求
– 会计算球镜片上任意一点的棱镜效果
• 素质要求
– 独立学习、独立思考 – 发现和总结实验现象及规律 – 团队合作 – 爱护实验仪器
一、棱镜效果的定义
– 球镜片上任一点对光线的偏折力称为该点的棱镜效果 （prism effect) 。
– 在光心（光轴上）位置，入射光是垂直于镜片两个表 面的，所以光心的棱镜效果等于零；其他位置则存在 棱镜。
（1）在光心下方5mm：
L
（2）在光心内侧4mm：
A
A点处的棱镜效果是2ΔB90°/1.6ΔB0°
• 教学目标
– 掌握球柱镜片上任意一点的棱镜效果
• 知识要求
– 球柱镜片上任意一点的棱镜效果
• 能力要求
– 掌握球柱镜片上任意一点的棱镜效果
• 素质要求
– 独立学习、独立思考 – 发现和总结实验现象及规律 – 团队合作 – 爱护实验仪器
P cF 0.33 0.9 B0
左眼俯视图
• 例题二
– 计算左眼镜片-2.50DCX180在光心上方5mm 处的棱镜效果。
P cF 0.5 2.5 1.25 B90
左眼侧视图
二、球柱镜片的棱镜效果
球柱镜片可看成是球镜片与柱镜片或两个 正交的柱镜片叠加而成。所以，球柱镜片的棱 镜效果也可看作是球镜片与柱镜片棱镜效果的 叠加或相应两正交柱镜片效果的叠加。
震惊全球的棱镜门丑闻
震惊全球的棱镜门丑闻（PRISM GATE)图文资料：互联网编辑制作：ljh929 2013年6月16日名词——光学棱镜一种透明的光学元件，抛光与平坦的表面折射光线。
传统的几何形状是以三角型为基础长方形为边的三棱柱子。
我们说的棱镜，通常是指这种类型，但许多光学棱镜都不是这种形状，只要是对波长透明的材料都可以用来制造棱镜，一般都是玻璃制成的。
棱镜可以将光线分裂成原来的成分，也就是光谱（在彩虹中的颜色），也可以用来反射或分裂成不同的偏极光。
然而本片所说的“棱镜”并非是这种棱镜。
名词—美国“棱镜”（PRISM)项目早在2007年小布什时期，美国国家安全局就开始了一项代号为"棱镜"的秘密项目，要求电信巨头威瑞森公司必须每天上交数百万用户的通话记录。
自此，美国国家安全局和联邦调查局一直在九家美国互联网公司（微软、雅虎、谷歌、Facebook、PalTalk、美国在线、Skype、YouTube、苹果）中进行数据挖掘工作，从音视频、图片、邮件、文档以及连接信息中分析个人的联系方式与行动。
2013年6月9日，爱德华·斯诺顿主动联系媒体，接受英国《卫报》和美国《华盛顿邮报》的视频采访，自此，美国情报机构的棱镜项目，被公开曝光，一系列不间断、有节奏的媒体曝光显示这是一起有准备的、可预知的舆论重磅炸弹。
无论在美国国内，还是国际社会，“棱镜门”的舆论震级不小于2010年十大国际新闻之一的“维基百科泄密事件”。
棱镜项目监控的类型有10类：信息电邮，即时消息，视频，照片，存储数据，语音聊天，文件传输，视频会议，登录时间，社交网络资料的细节，其中包括两个秘密监视项目，一是监视、监听民众电话的通话记录，二是监视民众的网络活动。
名词—爱德华·斯诺登爱德华··斯诺登（Edward Snowden），1983年6月21日生在美国北卡罗来纳州。
后搬到马里兰州。
他曾到当地的社区学校学习计算机来获得必要的学分，但最终没获得高中文凭。
棱镜
77
球柱透镜的棱镜效果
• 两种途径 – 分别计算球镜和柱镜产生的棱镜效果，之后再合成即可 – 将处方变换成柱镜形式，分别计算两个柱镜的棱镜效果，之后再 合成
65
折射率n
——棱镜的折射
• 光线通过三棱镜： – 如果平行光线通过棱镜，从光线射出的位置通过棱镜看物体，似 乎物体的位置移动了。像位置总是偏向棱镜顶的方向，射出的光 线总是向棱镜底偏折。 虚象
物体
棱镜作用
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棱镜 ——光学作用
❖ 眼通过棱镜视物，像向棱镜顶角的方向偏移。
虚像
实像
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fresnel press-on棱镜
15
透镜的棱镜效果
• 透镜可以想象为无数棱镜的组合 • 透镜上任一点对光线的偏折力称为该点的棱镜效果
16
透镜的棱镜效果
• 当透镜的光心没有对准眼睛的瞳孔，眼将受到透镜的棱镜效果作用
17
• 棱镜镜片
20
• 视近时镜片的棱镜效应
21
棱镜影响-负透镜
平行光线通过光 心,无棱镜影响
视远
22
棱镜影响-负透镜
目录
• 棱镜 • 棱镜的光学效果 • 光学镜片的棱镜效果 • 棱镜度的单位 • 棱镜处方表示方法 • 棱镜镜片的应用 • 棱镜检测
0
棱
镜
1
• 概念 • 由两个作用面相交所成的三角形透明体
2
• 牛顿棱镜（大于15-20度）
眼科棱镜（小于10-15度）
3
棱镜的术语
•棱 • 主截面 • 顶角 •底 • 底顶线
39
棱 镜 镜 片的应用
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g
Pd cos
100(n 1)
练习
• 如果将 10 底朝内的棱镜装在戴于左眼
的无框眼镜上，靠颞侧的螺钉孔位于50 度轴向，镜片的直径为48mm，设螺钉 孔离开镜片边缘2mm，钻孔处的厚度为 2.5mm,试计算棱镜最薄边的厚度.(设镜 片的折射率为1.523)
结果
• 棱镜的最薄点在颞侧水平方向 • 需计算棱镜的中心厚度 • 已知离中心22mm的厚度为2.5mm
棱镜的分解
• V = P SINθ • H = P COS θ • 当θ >90 时 以180- θ代替
棱镜的合成
• 将 3 底朝上内方,倾角30度,和 4 底
朝上外方,倾角140度的两棱镜合并为单 一棱镜.
• 结果: 4.1 底朝外上方,倾角96.45度
斜向轴向的棱镜度
• P 斜 = P COSθ
• 垂直相互中和
• 水平棱镜效果
P
A
2 p cos (90-A) = 2 p sin A
A
P
练习
• 一旋转棱镜的两片组合棱镜，为10棱镜 度，设每片自零位转动30度，试计算棱 镜效果，如果总效果为5棱镜度，每片转 多少度数？
• 结果：10棱镜度 14.48度
旋转棱镜
• 应 用： R I s l e y 棱 镜
棱镜的合成
• 将 3BU与 4 BI合成右眼的单一棱镜效
果 • 画图法 • 计算法
• 结果： 5 底朝内上方36.9度
练习
• 将 1 BD与 2 BI合成右眼的单一棱镜效
果
• 结果: 2.236 底朝下内方153.43度
棱镜的分解
• 将 4 底朝上内方30度棱镜分解成垂直
和水平成分
计算方法:
PV=4SIN30= 2 底朝上 PH=3COS30= 3.46 底朝内
视近棱镜的有效棱镜
• 视近物时,眼球所转的角度小于棱镜的偏 向角
P
1 (s / l)
练习
• 通过4棱镜度的棱镜观察眼前25cm的物 体,计算眼球转动的角度,假设棱镜在眼球 转动中心前面25cm.
• 结果3.64棱镜度 • 假设棱镜距离27mm,阅读距离1/3m,眼球
角度为0.925P
大顶角棱镜
• 不能以弧度代替正弦函数 • 在眼镜学中很少遇到
• 50度轴有效棱镜为 6.43
• 厚度差为2.71mm,中心厚度为5.21mm • 薄边的厚度5.21-4.58=0.62mm • 厚边的厚度为9.8mm
旋转棱镜
• 将两片棱镜度数相同的棱镜叠加、旋转 • 最小度数为0 • 最大度数为2P
• 运用：Risley棱镜（双眼平衡、视功能 检查）
旋转棱镜
光学棱镜和透镜的棱镜效果
毛欣杰 温州医学院眼视光学院
棱镜的测量
• 中和法 标记顶底线 镜片箱 旋转试验
• 正切尺测量
棱镜的均分
• 一眼需要棱镜矫正度数较大• 均分棱Fra bibliotek：两底朝相反的方向
• 例：
右3BI
右 1.5 B I 左 1.5 B I
棱镜效果的合成与分解
• 失量的合成与分解 • 棱镜的合成 • 棱镜的分解 • 任意角相叠的棱镜合成