Что такое призма в оптике для очков
Призматическая коррекция зрения
Подбор призматической коррекции требуется значительной части пациентов, у которых наблюдаются нарушения бинокулярной системы. Проявлением таких проблем может быть двоение при зрении двумя глазами, ощущения нечеткости (текст прыгает и смещается), быстрая утомляемость, особенно при зрении на близком и среднем расстояниях.
Применение призматической коррекции при косоглазии
Очки с наклеенными призмами Френеля
Подбор призматической коррекции сложен для врача и требует терпения при привыкании к ней пациентом. Двоение связано с неправильной работой мышц, управляющих движениями глаз, и может быть вызвано разными причинами: травма (паралитическое косоглазие), кераторефракционные операции по исправлению миопии (кератотомия, лейсик) и др.
При подборе призматической коррекции часто используются пробные очки с наклеенными на обычные линзы призмами Френеля, которые помогают уточнить коррекцию и облегчают привыкание к ней.
Тел. для справок и записи пациентов: 8-495-748-04-55.
Адрес: Земляной вал 54, строение 2.
Подбор призматической коррекции по предварительной записи в салоне на Полянке ведет врач-офтальмолог Ильмира Равилевна Мухаметова.
Тел. для справок и записи пациентов: 8-495-230-20-02.
Адрес: Большая Полянка, д.30.
Что такое призма в оптике для очков
Оптическая призма представляет собой прозрачное плотное тело, ограниченное двумя лежащими в параллельных плоскостях треугольниками. Рис. 1
Измерение силы призмы в диоптриях удобно потому, что при этом отпадает необходимость считаться с показателем преломления стекла. В стеклах с различными показателями преломления эффект 1 градуса призматического действия бывает различным.
Если при двух открытых глазах перед одним из них поставить достаточно сильную призму, то она сдвинет в этом глазу изображение на сетчатке в сторону своего основания и в первый момент возникнет двоение. Но затем вследствие стремления к «одиночному» зрению, конвергенция так установит глаза, что оба изображения снова окажутся на обоих macula и сольются. Так как при этом все будет зависеть от конвергенции, а не от аддукции или абдукции того глаза, перед которым стоит призма, то совершенно безразлично, будет ли стоять призма целиком перед одним глазом или она будет «разделена» между обоими глазами. Если основание призмы было обращено к виску, то главная работа выпадет на долю положительной части конвергенции – конвергенции в прямом смысле этого слова; если оно было повернуто к носу, то придется действовать отрицательной части конвергенции, т.е. дивергенции. На этом основано лечебное применение призм, направленное на укрепление расширение границ относительной конвергенции и дивергенции (фузионные резервы).
Долгое время широкое употребление призм при косоглазии сдер¬живалось техническими трудностями: очковые линзы с большим приз¬матическим действием тяжелы, косметически не эстетичны и обладают значительными аберрациями.
Так, очки с линзами, содержащими призмы более 5 пр.дптр. имеют очень толстые стекла, тяжелы и косметически мало приемлемы, а более 10 пр.дптр практически не могут быть изготовлены.
С целью достижения необходимой призматичности при исключении всех вышеуказанных недостатков Френелем были созданы призмы именуемые призмами Френеля.
Для того чтобы понять суть работы Френелевской призмы и вместе с тем найти оптическое сходство цельнолитой призматической линзы и призмы Френеля следует представить графически ход мысли Френеля.
На рисунке 10 представлена призма мысленно разбитая вертикальными (а) и горизонтальными (б) линиями, образующими ряд плоско-параллельных пластинок. Эти пластинки, не обладая призматическим действием, представляют оптический балласт, который, не участвуя в призматичности, должен быть удален.
Оставшиеся участки призмы, представляющие совокупность малых призм мысленно опущены на горизонталь. В результате остается пластинка из прозрачной пластмассы, одна поверхность которой выполнена гладкой, а вторая в виде призматического растра. Это своего рода призматическая лестничная тонкая пленка, наклеиваемая непосредственно на очковую линзу.
Благодаря адгезии к стеклу и пластмассе они прочно удерживаются на задней поверхности очковых линз и практически незаметны для окружающих.
Появление призм Френеля позволило получать очки с призматическим действием до 30 призменных дптр., с интервалом в 5 пр.дптр., почти не отличающимися по своему внешнему виду от обыч¬ных очков (Jampolsky и соавт., 1971).
При необходимости нарастания действия призмы в одном направлении взора используют 2-3 полоски из призм разной силы на одну очковую линзу.
Таким образом, эластичные призмы Френеля имеют следующие преимущества перед обычными призматическими очками: 1) они позволяют давать призматическое действие до 30 пр.дптр. на каждый глаз; 2) они могут быть легко отменены или заменены призмами другой силы; 3) они не утяжеляют вес очков, что особенно важно при применении их у детей; 4) они позволяют компенсировать диплопию при паралитическом косоглазии в большей части поля взора, благодаря переменному действию.
Следует уяснить то, что при значительном уменьшении веса призма Френеля обладает такой же призматичностью как и жесткая стеклянная призма.
Графическое пояснение призматической коррекции косоглазия с помощью эластичных призм Френеля (ЭПФ).
Эластичные призмы Френеля применяются как накладки на линзы обычных корригирующих очков.
Рис. 12. Контейнер с эластичной призмой Френеля 
Рис. 13. Собственно эластичная призма Френеля 
Рис. 14. Собственно эластичная призма Френеля
Призмы Френеля подбираются и устанавливаются на корригирующих очках офтальмологом или оптометристом.
Рис. 15. Очки с наклеенными эластичными призмами Френеля
Пациент приходит с готовыми очками, которые соответствуют его рефракции.
Выдают очки с ЭПФ пациенту, предупредив его о нежелательности трогать её руками. При отклейке ЭПФ необходимо обратиться к врачу, назначившему её. При загрязнении ее поверхности можно протереть замшевой или бархатистой тряпочкой, ведя её только в направлении растра и придерживая один край ЭПФ пальцем.
Таким образом, принцип призматической коррекции с помощью призм Френеля аналогичен обычным очкам с призматическим эффектом.
Это в свою очередь позволяет оценить влияние призматической коррекции на координацию верзионных движений глаз и выработать критерии ее назначения по результатам коордиметрии.
Графически это выглядит следующим образом:
Рис. 16
Негативная, занижающая остроту зрения функция френелевских призм, использована как позитивная в процессе лечения дисбинокулярной амблиопии, сочетающейся с косоглазием. Наклеивание в данном случае призм Френеля на очковое стекло перед лучше видящим глазом при косоглазии и односторонней амблиопии способствует дози¬рованному окклюдированию, т.е. штрафованию лучше видящего глаза и одновременному нивелированию девиации. Этим ликвидируется функцио¬нальная доминанта по остроте зрения и создается предпосылка для бицентральной стимуляции.
Учитывая, что степень занижения призмой Френеля остроты зрения пропорциональна силе призмы, нами разработана и внедрена таблица градиента этого снижения зрения в зависимости от силы призмы, т.е. ее призматичности.
Постановка таких призм перед левым (лучшим) глазом обеспечила:
1. нивелирование девиации.
2. занижение VIS лучше видящего глаза, уравняв его с VIS амблиопичного глаза, устранив тем самым функциональную доминанту по остроте зрения.
Такой подход в оптической коррекции полностью исключает окклюзию и включает косящий глаз в зрительный акт, обеспечивая тем самым работу мнемонического треугольника.
При этом следует помнить, что любая окклюзия, будь то прямая или обратная исключает возможность одновременного лечения амблиопии в сочетании с ортоптикой и диплоптикой. Призматическая же коррекция позволяет производить одновременно эти три вида консервативного лечения косоглазия в сочетании с амблиопией, повышая его эффективность, сокращая время лечения и в конечном итоге подготавливая пациента к хирургическому этапу лечению.
В процессе предоперационной подготовки состоящего из оптического и аппаратного лечения в первую очередь следует решить вопрос, каким образом нивелировать девиацию, т.е. какова должна быть оптическая коррекция.
Как известно, оптическая коррекция косоглазия может быть осуществлена с помощью сферических, сфероцилиндрических, децентрированных сферопризматических очков (ДСПО), сферо-призматических очков (СПО), а также чисто призматических очков (ПО). Если угол девиации устраняется с помощью sph или sph + ast необходимость в призмах в таком случае отсутствует. При сохраняющейся после оптической коррекции sph или sph + ast девиации призматическая оптика является единственным видом коррекции, обеспечивающей:
Призматический эффект может быть достигнут:
Реализация необходимого призматического эффекта за счет смещения центров линз в очковой оправе зависит от значения рефракции – чем больше рефракция, тем больше призматический эффект. Призматический эффект за счет децентрирования стигматических линз определяется по формуле:
где
П – призматический эффект в пр.дптр.
Д – рефракция линзы в дптр.
а – смещение центра линзы относительно центра зрачка в мм.
При этом децентрирование «+ sph» соответствует действию призмы, основание которой направлено в сторону необходимого смещения центра, а децентрирование «– sph» – в противоположную сторону. Иначе говоря при смещении центров «+ sph» линз к вискам возникает эффект призм, обращенных основаниями к вискам, при таком же смещении «– sph» линз – основаниями к носу.
Всякая линза теоретически может быть разложена на бесконечный ряд усеченных призм, в сумме представляющих две большие призмы.
В двояковыпуклом стекле эти призмы направлены основанием к центру стекла. В двояковыгнутых стеклах они направлены к центру стекла вершинами.
В двояковыпуклом стекле эти призмы направлены основанием к центру стекла. В двояковыгнутых стеклах они направлены к центру стекла вершинами.
Такое представление помогает уяснить призматическое действие стекол в очках в случае несовпадения их центров с центрами зрачков: если лучи света проходят не через центр линзы, то они изменяют свое направление. При этом увеличение расстояния между центрами положительных стекол способствует увеличению призматического эффекта.
При расчете призматического действия ast линз за величину Д принимается рефракция линзы в меридиане, совпадающем с линией «вершина-основание» назначенной призмы. Если эта линия не совпадает ни с одним из главных меридианов ast линзы, рефракцию в нужном сечении рассчитывают по формуле: Д = С + Ц sin (А – В), где
Д – рефракция астигматической линзы в меридиане, совпадающем с линией «вершина-основание» призмы
С – сферический компонент линзы в дптр.
Ц – цилиндрический компонент линзы
А – положение оси цилиндра в град.
В – положение линии «вершина-основание» призмы в град.
Призматический эффект за счет децентрирования астигматической линзы определяется по формуле:
Расчет необходимого децентрирования данной линзы для получения требуемого призматического эффекта производят по формуле:
При выборе вида призматической коррекции перед врачом ставится задача – можно ли при девиации путем децентрирования линз конкретного пациента не прибегая к призмам осуществить бицентральную фиксацию, т.е. замкнуть мнимый треугольник
При этом следует иметь в виду, что обычно удается смещение центра линзы в проеме оправы до 6 мм. Точно рассчитать максимальную величину допустимого смещения (Д) можно лишь, зная ширину светового проема оправы (О) и диаметр заготовки линзы (Л) по формуле:
При необходимости смещения центров линз к вискам можно увеличить децентрирование, подбирая оправу с расстоянием между центрами проемов большим, чем межзрачковое расстояние пациента.
Убедимся на примерах.
ОД sph – 6,0, pr. 4 пр. дптр. bas 0º (в системе отсчета по ТАБО)
OS sph – 6,0, pr. 4 пр. дптр. bas 180º (в системе отсчета по ТАБО)
Можно ли реализовать эту пропись, используя децентрирование линз?
Децентрирование каждой линзы к виску составит:
Очевидно, такое децентрирование можно осуществить за счет смещения центра каждой линзы на 6 мм к виску, а также подбора оправы с межцентровым расстоянием 64 мм.
ОД sph + 3,0, pr. 5,0 пр. дптр. bas 0º (в системе отсчета по ТАБО).
OS sph – 6,0, pr. 4 пр. дптр. bas 180º (в системе отсчета по ТАБО)
Децентрирование каждой линзы к виску составит:
Такое децентрирование невозможно, также как и невозможно при этом осуществление бицентральной фиксации. В этом случае остаточный угол следует нивелировать дополнительной призмой (наиболее приемлема в данном случае призма Френеля).
Очки с призмами
Ликвидировать нарушения в бинокулярном зрении помогут специальные призматические очки от косоглазия. Они показаны для лечения детей и взрослых и дают высокую эффективность терапии. Подбором стекол и типа лечения должен заниматься опытный врач, специализирующийся на диагностике и коррекции именно этих типов заболевания. Изготавливаются призмы на заказ под конкретного пациента.
Показания к ношению и виды очков
Специализированные очки при косоглазии показаны, когда у пациента возникает двоение картинки при смотрении двумя глазами. Нарушение может быть врожденным или приобретенным вследствие перенесенной травмы органа зрения или возникнуть как осложнение после неудачно проведенной операции по устранению миопии. Недуг встречается у детей и у взрослых. Диплопия и страбизм доставляют большой дискомфорт. Частично или полностью вылечить глаз с нарушенной работой мышц может подбор призматических очков. Существуют следующие их виды:
Все виды стекол позволяют корректировать дефекты картинки и устранять дискомфорт, но скрыть неэстетический вид глаз с косоглазием, особенно при больших отклонениях, неспособны. С помощью контактных линз недуг лечится только если глаз «гуляет» из-за дальнозоркости. Скрывающие страбизм линзы продолжают разрабатываться офтальмологами, но пока безуспешно. Пока наилучшим предложением для эстетики являются стекла с гравировкой глаза на внутренней стороне.
Лечение приобретенного косоглазия очками — пассивный метод, который должен быть сочетаемым с глазной гимнастикой, офтальмологическими тренажерами и окклюзией.
Механизм работы
Для коррекции косоглазия у взрослых и детей широко применяются очки с призмами Френеля, принцип действия которых основан на свойстве призм отклонять световой поток в направлении основания. Этим методом лечат вертикальную гетеротропию, применяют для устранения сходящегося и расходящегося детского косоглазия. У линз Френеля сфера применения очень широкая, а внешний вид эстетический — они тонкие и подходят для облегченных типов оправ.
При коррекции зрения косоглазым пациентам используются также красно-синие очки. Есть детские и взрослые модели. Принцип действия основан на способности цветофильтров активизировать работу глазной мускулатуры и формировать световой поток определенным образом. Этот тип очков является тренировочным устройством и применяется исключительно для процедур на компьютере с использованием специального программного обеспечения. Глазным тренажером можно пользоваться в офтальмологической клинике или приобрести для домашнего индивидуального применения. в случае тренировок на дому график и длительность процедур подбирает врач.
Применение в офтальмологии
Специализированные очки для лечения косоглазия — распространенный метод коррекции. Их ношение обязательно при гетерофориях, когда у пациента возникают сильные головные боли и дискомфорт от искаженной картинки выражается в быстрой утомляемости глаз. В линзах для устранения дефектов зрения основание призматического элемента направлено в противоположную сторону от смещения центра зрительного органа. Различный угол наклона позволяет скорректировать световой поток и, соответственно, картинку окружающего мира, убрав двоение и нечеткость контуров. Призматическими линзами корректируется детское и взрослое косоглазие. Они назначаются в следующих случаях:
Эффективно ли призматическое лечение
Очки для исправления косоглазия практикуются в офтальмологии давно и их эффективность зависит как от диагноза, так и сопутствующей активной терапии. Систематическое выполнение пациентом глазной гимнастики для укрепления мускулатуры органа зрения повышает эффективность призматических стекол. Помогают ликвидировать косоглазие упражнения на компьютерном тренажере — красно-синих очках. Комбинация методов гарантировано минимизирует приобретенные виды недуга.
Врожденное детское косоглазие, в основе которого лежат нарушения бинокулярного зрения, поддается лечению сложно. Успех терапии детей зависит не только от правильности подбора линз, но и добросовестности их ношения ребенком. Постоянное слежение за собой и соблюдение окклюзии увеличивает шансы на выздоровление. Терапия недуга длится годами. Все время пациент обязан регулярно посещать врача и своевременно обновлять очки согласно корректировке диагноза.
Применение призм в оптометрии
В этой статье мы рассмотрим различные стороны использования призматической очковой коррекции зрения
Введение
Среди многих аспектов науки о подборе очков теория и практика применения призм вызывает больше всего вопросов у врачей-офтальмологов и оптометристов. Вероятно, это связано с тем, что пропорция назначаемых очков с призмами небольшая, поэтому специалисты не очень уверенно их выписывают.
Рис. 1. Преломление света в призме
Назначение призм
Призма – это прозрачная оптическая среда, которая ограничена двумя преломляющими поверхностями, не параллельными друг другу. В оптике их используют для изменения направления хода лучей. На рис. 1 изображено то, как призма преломляет монохроматический пучок лучей (свет одной длины волны) на каждой из поверхностей и тем самым меняет направление их распространения. На нем видно, что пучок лучей при преломлении отклоняется в сторону основания призмы. При этом наблюдатель, смотрящий сквозь нее, отметит отклонение изображения в сторону ее вершины. Величина смещения изображения связана с оптической силой призмы, которая выражается в призменных диоптриях* [1]. Если мы наблюдаем мишень на расстоянии 1 м через призму и ее изображение смещено на 1 см, то призма обладает оптической силой 1 прдптр. На рис. 2 показано, как, используя это определение и треугольники, можно вычислить смещение изображения.
Рис. 2. Смещение изображения призмой:
а – призма с силой 1 прдптр смещает изображение мишени на 1 см, если последняя находится на расстоянии 1 м, и, соответственно, на Х см, если она удалена на Х м;
б – призма с силой P прдптр смещает изображение мишени на Р см, если та удалена на 1 м
В оптометрии призмы используются для того, чтобы помочь пациентам с нарушениями глазодвигательной системы, например в некоторых случаях гетерофории. Призмы можно назначать на оба глаза, тем не менее обычно именно различие в призматической силе между коррекцией левого и правого глаза позволяет решить проблемы с бинокулярным зрением. Дифференциальная призма – это сочетанный призматический эффект от действия призм на правом и левом глазу. Хотя оптометрист может назначить призму лишь на один глаз, ее можно «раскидать» на оба глаза, тем самым нивелируя сильный негативный косметический эффект готовых очков. Некоторые специалисты уже автоматически разделяют призму между глазами; например, призму с силой 6 прдптр основанием кнаружи можно разделить на две призмы с силой 3 прдптр основанием кнаружи – на каждый глаз. Тем не менее при анизометропических рецептах толщина края может быть такой, что приходится делить призму неравномерно или же вообще воздержаться от этого.
Случаи из практики
Случай 1
Оптометрист решил выписать следующие призматические очки:
OD: Sph +1,00; Cyl –0,75; ax 10.
OS: Sph +1,25; Cyl –1,00; ax 155; 3,0 ∆ осн. вверх и 4,0 ∆ осн. кнаружи.
Пациент выбрал легкую оправу в стиле минимализма.
Поскольку рефракция на обоих глазах примерно одинаковая, призму можно равномерно распределить между ними, с тем чтобы в готовых очках не было нежелательных различий в толщине линз и их весе. Дифференциальная призма у нас на левом глазу 3,0 прдптр основанием вверх и 4,0 прдптр основанием кнаружи. При разделении призмы между глазами применяют следующий принцип: «то же самое – по горизонтали, противоположное – по вертикали». Поэтому в нашем случае при разделении призмы по вертикали две новые призмы должны иметь противоположные основания, при этом призма основанием вверх остается на левом глазу, а при разделении ее по горизонтали основания не меняются. Таким образом, если мы делим призму равномерно между левым и правым глазом, рецепт будет выглядеть так:
OD: Sph +1,00; Cyl –0,75; ax 10; 1,5 ∆ осн. вниз и 2,0 ∆ осн. кнаружи.
OS: Sph +1,25; Cyl –1,00; ax 155; 1,5 ∆ осн. вверх и 2,0 ∆ осн. кнаружи.
Специалистам известно, что призма увеличивает толщину очковой линзы по направлению к своему основанию, и это нужно учитывать в рекомендациях пациенту по выбору оправы. В нашем случае внешний край очковой линзы на обоих глазах будет увеличен, поскольку призма у нас основанием кнаружи; то же самое касается низа правой линзы и верха левой линзы.
Как правило, при выполнении заказа на очки оптическая лаборатория изготавливает призматический элемент при обработке линзы, хотя его можно получить и путем децентрирования линзы при вставке ее в оправу. Одно из преимуществ последнего метода – это ускорение исполнения заказа пациента, поскольку на финишном оборудовании можно использовать любые имеющиеся заготовки линз. Опять же это позволяет снизить стоимость заказа для покупателя. Конечно, нужно понимать, что в сложных случаях, например при асферических или лентикулярных линзах, изготовлением призматического элемента должна заниматься лаборатория [2].
Случай 2
У пациента на праздниках сломались очки, и ему срочно нужны другие, потому что ему надо ехать домой. К счастью, у него с собой случайно оказался рецепт, и он пришел к вам заказать очки. У вас в распоряжении есть финишное оборудование и заготовки линз из материала CR-39. Рецепт у него следующий:
OD: Sph –5,25; 5,0 ∆ осн. кнаружи.
OS: Sph –4,75; Cyl +1,75; ax 90.
Как мы уже говорили, во многих случаях для достижения призматического эффекта достаточно децентрировать линзу, если в распоряжении нет уже готовой линзы с нужной призмой. Чтобы определить необходимое значение децентрирования, можно воспользоваться правилом Прентиса и его формулой P = cF. Правда, нужно отметить, что, хотя в большинстве уравнений в физике дистанция указывается в метрах, в данном случае децентрация с измеряется в сантиметрах. Поскольку призма у нас лежит в горизонтальном меридиане, нужно использовать при подстановке в формулу оптическую силу по горизонтали. Поскольку у правой линзы оптическая сила –5,25 дптр, а у левой –3,00 дптр (в горизонтальном меридиане), внешний край правой линзы будет существенно толще. Если всю призму оставить на правой линзе, то косметический вид у готовых очков будет неудовлетворительным. Давайте сначала предположим, что мы разделили эту призму поровну для улучшения внешнего вида очков. В таком случае у каждой линзы будет присутствовать призма 2,5 прдптр основанием кнаружи. Переформулировав правило Прентиса, получим с = P/F. В результате расчет дает следующие значения децентрирования:
OD: c = 2,50/(–5,25) = –0,476 см = –4,76 мм.
OS: c = 2,50/(–3,00) = –0,833 см = –8,33 мм.
При децентрировании собирающих (положительных) линз их нужно смещать в том же направлении, в каком будет ориентировано основание призмы, а рассеивающих (отрицательных) – в противоположном направлении. Отрицательные значения, полученные выше при расчете, говорят о том, что линзы нужно сместить в направлении, противоположном ориентации призмы. Так что их нужно децентрировать к носу, благодаря этому возникнет призма с основанием кнаружи. Сказанное иллюстрирует рис. 3.
Отметим, что в данной статье мы рассматриваем базовые применения правила Прентиса в отношении рецептов на коррекцию сферы, а также астигматизма с осью 90 или 180°. Если вам интересно, как рассчитать децентрирование в целях получения призмы при других направлениях оси цилиндра, рекомендуем обратиться к соответствующим учебникам по оптометрии [3].
Рис. 3. Децентрирование рассеивающей линзы для получения призмы
Если линза децентрируется кнутри, в нашем случае это приведет к тому, что увеличится толщина линз в височной стороне, то есть так же, как было бы, если бы линза была изготовлена в лаборатории с призмой основанием кнаружи. В обсуждаемом примере было бы неплохо разделить призму неравномерно между линзами, выделив большую ее часть левой линзе, с тем чтобы уравновесить толщину края. Однако левая линза имеет небольшую оптическую силу, и это ограничивает наши возможности. Если же распределить силу призмы равномерно между левой и правой линзой, первую придется децентрировать почти в два раза больше, чем вторую. Но если выделить левой линзе большую призму, потребуется еще более сильная децентрация. А это может оказаться невозможным в силу того, что стандартные заготовки линз не позволят это сделать.
Минимальный диаметр заготовки (МДЗ) рассчитывают так:
МДЗ = Эффективный диаметр + (2 × Децентрирование) + 2 мм.
Эта формула позволяет понять, можно ли воспользоваться стандартной заготовкой. Последние 2 мм в формуле отведены исходя из теории допусков и посадок.
Например, если в обсуждаемом случае пациент выберет ободковую овальную оправу с эффективным диаметром 49 мм, а зрачки будут располагаться напротив геометрического центра, МДЗ составит 60,52 мм для правой линзы и 67,77 мм – для левой. Поскольку стандартные заготовки у нас диаметром 70 мм, мы сможем децентрировать линзы так, чтобы получить 2,5 прдптр на каждом глазу. Однако, если мы захотим уравновесить толщину края, выделив больше призмы на левую линзу, стандартная стоковая заготовка не позволит нам этого сделать.
Дисперсия света в призмах
В физике призмы также используются для получения дисперсии полихроматического света (то есть света, образованного разными длинами волн, например солнечного света) – разложения его на составляющие длины волн (цвета). Некогда считалось, что прозрачная призма добавляет цвет к белому свету Солнца. Однако в начале XVIII века Исаак Ньютон провел блестящий эксперимент, опровергнувший такую точку зрения [4]. Он направил солнечный свет на призму, которая разложила его на спектр, состоящий из разных цветов. Затем он изолировал свет определенного цвета и направил его на вторую призму. Если призма действительно добавляет окраску, то тогда входящий цвет при выходе из призмы изменился бы. Однако опыт продемонстрировал, что входящие лучи определенного цвета сохранили его при выходе из призмы. Так Ньютон показал, что солнечный свет образован многочисленными лучами с разной длиной волны.
Дисперсия света объясняется тем, что волны с разной частотой (и разного цвета) распространяются в плотной среде с разными скоростями [5]. Абсолютный показатель преломления материала рассчитывается, исходя из скорости света в вакууме, деленной на скорость света в материале, и это означает, что оптические среды имеют разные показатели преломления для волн с разной частотой (длиной волны). Длинные волны света, например красного цвета, быстрее движутся в оптической среде, чем короткие, например фиолетового цвета. А поскольку пучки света с разной длиной волны будут проходить через среду с разными показателями преломления, угол преломления (его рассчитывают по формуле из закона Снеллена: n1 · sin θ1 = n2 · sin θ2) также будет зависеть от длины волны. В результате при прохождении через прозрачную призму свет с большей длиной волны будет испытывать меньшее преломление, чем свет с меньшей длиной волны, и в итоге она разложит белый свет на цветные составляющие (рис. 4).
Рис. 4. Дисперсия полихроматического света с помощью линзы
Дисперсия света применяется в разных областях физики, например в спектроскопии, которая позволяет изучить химический состав источника света (например, химические элементы, входящие в состав звезд). А вот в оптометрии дисперсия нежелательна. Разные материалы по-разному разлагают свет. В науке об очковых линзах вводится такой показатель, как число Аббе, или число ν. По сути это нечто обратное дисперсии: чем больше число Аббе, тем меньшую дисперсию испытывает свет при прохождении через данную среду. У очковых линз, как правило, с ростом показателя преломления число Аббе уменьшается, хотя есть ряд исключений из этого правила. У поликарбоната, наиболее часто используемого для изготовления очковых линз, показатель преломления средний (1,59), а вот число Аббе наименьшее из существующих материалов для очковых линз (ν = 30) [3].
Свет при прохождении через призматический элемент оптической среды будет подвергаться дисперсии, которая в зависимости от силы призмы и числа Аббе материала может проявляться в виде хроматической аберрации, влияющей на качество зрения: пациенты жалуются на цветное обрамление рассматриваемых объектов (рис. 5). Периферическая часть любой очковой линзы действует как призма, так что на краю поля зрения всегда присутствует хроматическая аберрация. Нужно учитывать это при назначении линзы со значительной призмой. Если призма находится в направлении взора человека, то он может жаловаться на значительную хроматическую аберрацию в центре поля зрения. Для снижения веса и толщины линзы мы, как правило, стремимся выписать линзы из материала с высоким показателем преломления, но у них низкое число Аббе и, соответственно, более выраженная хроматическая аберрация.
Рис. 5. Хроматическая аберрация
Обратите внимание на цветной контур, обрамляющий дерево на краю поля зрения при взгляде на него через линзу
Специальные оптические средства коррекции
Хотя в большинстве случаев в оптометрии призмы отклоняют свет лишь на небольшие углы, есть ряд специальных оптических средств коррекции, в которых призмы преломляют и перенаправляют свет под углом примерно 90° к первоначальному направлению хода лучей (рис. 6) [3]. В общем и целом такие средства именуют призматическими очками. Как правило, их используют для помощи пациентам, вынужденным постоянно находиться в определенной позе. Например, они предоставляют возможность лежачему пациенту, взор которого направлен вверх, смотреть телевизор, находящийся в конце кровати (рис. 6). Есть специальные очки, которые позволяют пациентам видеть объекты, расположенные впереди них, притом что глаза смотрят в пол (рис. 7).
Рис. 6. Преломление света в специальных очках, в которых используется рефракция, отражение и полное внутреннее отражение
Рис. 7. Очки для лежачих пациентов (вверху) и для сгорбленных людей (внизу)
Призмы также эффективно используются в специальных очках для спортсменов, занимающихся скалолазанием. В таких очках страхующий скалолаза партнер может видеть то, что происходит над ним, глядя при этом в обычном горизонтальном направлении. Это позволяет избежать повреждений в шее спортсмена [6] и дать ему возможность долгое время безболезненно наблюдать за своим партнером, который находится над ним (рис. 8).
Рис. 8. Очки для спортсменов, занимающихся скалолазанием
Заключение
В этом статье подчеркнута необходимость для оптометристов внимательно обдумывать то, как призмы влияют на оптический эффект и косметический вид готовых очков. Во время обсуждения с пациентом средства коррекции зрения можно поинтересоваться его стилем жизни и увлечениями; знание этого может указать на возможность предложить ему специальные призматические средства коррекции, например очки для скалолазания.
Список литературы
* Наиболее распространенные варианты сокращенного обозначения призменной диоптрии – прдптр и ∆. – Примеч. ред.
Текст: М. Хиктон, оптик, преподаватель оптометрии в Брэдфордском колледже (Брэдфорд, Великобритания)
Перевод: И. В. Ластовская
Copyright © РА «Веко»
Печатная версия перевода статьи опубликована в журнале «Современная оптометрия» [2019. № 10 (130)].
По вопросам приобретения журналов и оформления подписки обращайтесь в отдел продаж РА «Веко»: