Контактные линзы

Недостатки простой линзы

В современных оптических приборах к качеству изображения предъявляются высокие требования.

Изображение, даваемое простой линзой, в силу целого ряда недостатков не удовлетворяет этим требованиям. Устранение большинства недостатков достигается соответствующим подбором ряда линз в центрированную оптическую систему — объектив. Недостатки оптических систем называются аберрациями, которые делятся на следующие виды:

• Геометрические аберрации
  • Сферическая аберрация;
  • Кома;
  • Астигматизм;
  • Дисторсия;
  • Кривизна поля изображения;
• Хроматическая аберрация;
• Дифракционная аберрация (эта аберрация вызывается другими элементами оптической системы, и к самой линзе отношения не имеет).

Контактные линзы длительного ношения

Для длительного применения используются КЛ изготовленные из гидрогеля, силикона или силикон-гидрогеля. По преимуществу они имеют небольшую стоимость, а разнообразный выбор позволит их применить при любых офтальмологических патологиях. Но при этом возрастает необходимость тщательного гигиенического ухода, так как в противном случае солевые отложения кальция могут нарушить целостность роговичного слоя глаза, а жировые отложения являются провоцирующим фактором роста грибковой микрофлоры.

• Acuvue Oasys от компании Jonson&Jonson (максимальный срок использования не превышает 14 дней);
• американская компания Alcon (CibaVision) позволяет использовать свою продукцию до 30 дней;
• Bausch+Lomb (срок применения 3 месяца).

Модельный ряд контактной оптики для длительного применения более чем 6 месяцев, утратил свою актуальность из-за трудности в обеспечении гигиенического ухода. Поэтому производители ограничили выпуск изделий данного типа.

Как одевать контактные линзы

Для одевания контактных линз на глаз нужно выполнить простой алгоритм действий описанный ниже. Также необходимо исключить повреждение линз, и не допустить развития воспалительных процессов глазного яблока придерживаясь следующих правил:

При одевании контактных линз будьте осторожны с острыми ногтями, так как можно повредить глаз.

• 1. Перед процедурой необходимо тщательно вымыть руки, и вытереть насухо.
• 2. Предварительно линзу осматривают на предмет ее целостности. На ней не должно быть царапин и деформаций. Ополоснуть контактную линзу специальным раствором.
• 3. Линзу аккуратно размещают на указательном пальце правой руки, чтобы она контактировала внешней стороной с подушечкой пальца.
• 4. широко открывают, а для удобства их фиксируют указательным и средним пальцем левой руки сверху и снизу.
• 5. Линзу медленно подносят к поверхности глаза. При этом чтобы она правильно расположилось, необходимо смотреть прямо и не моргая.
• 6. По окончании манипуляции нужно несколько раз моргнуть веками.

Подбор контактных линз

Чтобы контактные линзы не вызывали ощущение инородного тела, и комфортно располагались на поверхности глаза, необходимо обратиться к офтальмологу. Он поможет в выборе изделия, которое будет иметь идеальные параметры (диаметр и радиус), с учетом индивидуальных особенностей зрительных органов пациента. Кроме этого учитывается материал, толщина и упругость изделия.

• определяют уровень остроты зрительного восприятия;
• пройти обследование глазного дна;
• выполнить кератометрию и биомикроскопию.

Обследование у офтальмолога производится даже в тех случаях, когда приобретаются модели, не предусматривающие коррекцию остроты зрения (цветные линзы).

Практикующие специалисты в большинстве случаев отдают предпочтение мягкой контактной оптики. Жесткие линзы постепенно утрачивают актуальность своего применения. Но полностью обойтись без них невозможно, так как они используются в терапии астигматизма и кератоконуса (дегенеративные процессы в роговице).

Подбор линз при диагнозе у пациента близорукость происходит с учётом диоптрической силы оптики.

• сильные дефекты зрения начинается с выбора модели от -6 диоптрий;
• средняя степень миопии предполагает использование от -3 до -6 диоптрий;
• близорукость, которая выражена слабо, начинается подбором линз от -3 диоптрий.

Такой же алгоритм действий выполняется при выборе контактных линз в случае развития дальнозоркости (гиперметропии), только со значением плюс.

Особой популярностью пользуются мультифокальные линзы. Они обеспечивают способность четко различать предметы, которые расположены поблизости или на отдаленном расстоянии.

Но перед их приобретением необходимо пройти недельное тестовое испытание. Если их расположение в глазу не сопряжено с появлением чувства дискомфорта, и они повышают остроту зрения, то значит выбор, осуществлен правильно.

Растворы для контактных линз

Весь модельный ряд контактных линз на 35% состоит из воды. Но на воздухе она начинает испаряться, что приводит к уменьшению срока использования линзы. Поэтому все контактные линзы, которые носятся более 1 дня, очищаются и сохраняются с помощью специальной жидкости. Раствор добавляют в контейнер, и обязательно меняют, когда одевают или снимают линзы с глаз.

• Состав на водно-солевой основе. Химические компоненты раствора делают жидкость по аналогии с человеческой слезой. Она может применяться как для хранения, так и для обработки изделий.
• Раствор на основе перекиси водорода. Применяется только для очищения контактных линз, которые носят в течение 2-3 месяцев.
• Жидкость для многофункционального применения. Обладает дезинфицирующим, очищающим и смягчающим действием. Разрешается использовать для хранения и промывания.
• Таблетки с ферментативной активностью. Используются для приготовления раствора с целью очищения изделия один раз в неделю. Особенно удобно применять, если человек путешествует, или находится в командировке.

• сурфактанты удаляют загрязнения, и по своему предназначению напоминают мыло (чем больше их содержание в жидкости, тем лучше эффект очищения);
• дезинфекторы обеспечивают барьер от проникновения патогенной микрофлоры (большое количество ухудшает состояние зрительных органов);
• кондиционеры не допускают пересыхания, обеспечивая увлажнение и эластичность линзы (в составе присутствует гиалуроновая кислота);
• солевой состав обеспечивает оптимальную кислотность жидкости, из-за чего сохраняются все оптические параметры линзы.

Renu

Жидкость обеспечивает многофункциональный уход, вследствие чего отпадает необходимость дополнительной очистки. Хорошо сохраняет мягкие линзы. Раствор является гипоаллергенным, и может применяться, даже если у человека повышенная чувствительность глаз.

Maxima

Кислотность состава является аналогичной слезной жидкости. Устраняет жировые отложения на поверхности контактной линзы.

AquaSoft

Уникальный состав позволяет использовать эту жидкость многофункционально (для хранения, очищения и увлажнения).

Opti-Free

Подходит для любых моделей, которые используются для коррекции зрения. Увлажняющий эффект, гарантированно повышает срок эксплуатации оптических линз.

Элементы линзы и свойства лучей

Для построения в линзах в физике изображений необходимо познакомиться с элементами этого объекта. Они приведены ниже:

• Главная оптическая ось и центр. В первом случае имеют в виду прямую, проходящую перпендикулярно линзе через ее оптический центр. Последний, в свою очередь, представляет собой точку внутри линзы, проходя через которую, луч не испытывает преломления.
• Фокусное расстояние и фокус — дистанция между центром и точкой на оптической оси, в которую собираются все падающие на линзу параллельно этой оси лучи. Это определение верно для собирающих оптических стекол. В случае рассеивающих линз собираться в точку будут не сами лучи, а мнимое их продолжение. Эта точка называется главным фокусом.
• Оптическая сила. Так называется величина, обратная фокусному расстоянию, то есть D = 1/f. Измеряется она в диоптриях (дптр.), то есть 1 дптр. = 1 м-1.

Ниже приводятся основные свойства лучей, которые проходят через линзу:

• пучок, проходящий через оптический центр, не изменяет направления своего движения;
• лучи, падающие параллельно главной оптической оси, изменяют свое направление так, что проходят через главный фокус;
• лучи, падающие на оптическое стекло под любым углом, но проходящие через его фокус, изменяют свое направление распространения таким образом, что становятся параллельными главной оптической оси.

Приведенные выше свойства лучей для тонких линз в физике (так их называют, потому что не важно, какими сферами они образованы, и какой толщиной обладают, имеют значение только оптические свойства объекта) используются для построения изображений в них

Закон преломления света

Преломление света – это изменение направления распространения светового луча на границе раздела двух сред.

Угол преломления – это угол между преломленным лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред.

​\( \gamma \)​ – угол преломления

Законы преломления света

• Лучи падающий и преломленный лежат в одной плоскости с перпендикуляром, восстановленным в точку падения луча к преломляющей поверхности.
• Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред и равная относительному показателю преломления двух сред:

где ​\( n_{21} \)​ – относительный показатель преломления.

Первой является среда, в которой распространяется падающий луч, второй является среда, в которой распространяется преломленный луч.

Относительный показатель преломления равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды к абсолютному показателю преломления первой среды:

где ​\( n_1 \)​ – абсолютный показатель преломления первой среды; ​\( n_2 \)​ – абсолютный показатель преломления второй среды.

Абсолютный показатель преломления показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше, чем в данной среде:

где ​\( c \)​ – скорость света в вакууме, ​\( v \)​ – скорость распространения света в данной среде.

Относительный показатель преломления показывает, во сколько раз скорость распространения света в первой среде больше, чем во второй:

Среда, у которой абсолютный показатель преломления больше, является оптически более плотной средой.

Среда, у которой абсолютный показатель преломления меньше, является оптически менее плотной средой.

Следствия закона преломления света

Если свет падает из оптически менее плотной среды в оптически более плотную, то угол падения больше угла преломления:

Если свет падает из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, то угол падения меньше угла преломления:

Если луч падает на плоско параллельную пластину, изготовленную из оптически более плотного вещества, чем окружающая среда, то луч не изменяет своего направления, а лишь смещается на некоторое расстояние.

​\( x \)​ – смещение луча от первоначального направления:

где ​\( d \)​ – толщина пластины.

Важно! Если в условии задачи говорится, что «кажется, что луч падает под углом ​\( \varphi_1 \)​ к поверхности воды», то имеют в виду не кажущийся угол падения ​\( \alpha_1 \)​, а угол между кажущимся падающим лучом и поверхностью воды \( \varphi_1 \)

Правила ношения контактных линз

Даже надлежащий уход за контактными линзами предполагает их периодическую замену, так как использование больше положенного срока вызывает помутнение поверхности, и уменьшает способность пропускать кислород. Кроме этого, длительное ношение линз сопровождается развитием сухости роговичной оболочки глаза.

• Ежедневные контактные линзы (или одноразовые). Длительность применения не должна превышать 18 часов, после чего их утилизируют.
• Недельные контактные линзы. Плановая замена происходит через одну или две недели.
• Контактные линзы с плавной заменой. В зависимости от типа они меняются через 1 или 3 месяца.
• Контактные линзы для постоянного ношения (или традиционные). Заменяются после 6 или 12 месяцев использования. Но рекомендуется к снятию хотя-бы один раз в месяц.

• дневной предполагает использование на протяжении всего дня с обязательным снятием на ночь;
• гибкий, позволяет использовать изделие с интервалом снятия через двое суток;
• длительный или пролонгированный режим допускает носить контактные линзы сроком до 7 дней;
• режим непрерывного ношения позволяет носить оптическую модель для коррекции зрения от 2 недель до 30 суток.

Цветные контактные линзы

Существует два вида цветных контактных линз: с наличием диоптрий (применяются для коррекции остроты зрения); без диоптрий (для косметического эффекта).

• если глаза испытывают повышенную чувствительность к солнечному свету:
• когда имеется патология с помутнением участка роговицы (лейкома или по-другому бельмо);
• амблиопия, ослабление зрения из-за перераспределения нагрузки на одно глазное яблоко;
• частичное отсутствие участка радужки;
• для создания определение имиджа (карнавальный эффект).

• Freshlook (немецкая компания);
• Adria (бренд от корейских производителей);
• Acuvue (от торговой компании Johnson & Johnson).

История

Возраст самой древней линзы — более 3000 лет, это так называемая линза Нимруда. Она была найдена при раскопках одной из древних столиц Ассирии в Нимруде Остином Генри Лэйардом в 1853 году. Линза имеет форму близкую к овалу, грубо шлифована, одна из сторон выпуклая, а другая плоская, имеет 3-х кратное увеличение. Линза Нимруда представлена в Британском музее.

Первое упоминание о линзах можно найти в древнегреческой пьесе Аристофана «Облака» (424 до н. э.), где с помощью выпуклого стекла и солнечного света добывали огонь.

Из произведений Плиния Старшего ( — ) следует, что такой способ разжигания огня был известен и в Римской империи — там также описан, возможно, первый случай применения линз для коррекции зрения — известно, что Нерон смотрел гладиаторские бои через вогнутый изумруд для исправления близорукости.

Сенека (3 до н. э. — ) описал увеличительный эффект, который даёт стеклянный шар, заполненный водой.

Арабский математик Альхазен (—) написал первый значительный трактат по оптике, описывающий, как хрусталик глаза создаёт изображение на сетчатке. Линзы получили широкое использование лишь с появлением очков примерно в 1280-х годах в Италии.

Сквозь капли дождя, действующие как линзы, виден мост Золотые Ворота

Растение, видимое через двояковыпуклую линзу

Мультифокальные контактные линзы

Мультифокальные контактные линзы в основном используются для зрительной коррекции после 40 лет, когда происходит естественное изнашивание глазного яблока. В этом случае мультифокальные приспособления обеспечивают четкость отображения зрительных образов и предметов, находящихся на разном расстоянии. В то время как использование очков можете решить эту проблему только в переменном применении одной пары для близкого расстояния, и другой для улучшения отображения зрительных образов вдали.

Этот вид линз производится в 2 вариантах (жесткие и мягкие). Но при этом они обладают хорошей газопроницаемостью.

• Alcon Air Optix Multi-focal
• SoftLens Multi-Focal (оптимальный срок применения 30 дней);
• PureVision2 Multi-Focal (изготовляются из гипоаллергенного силикон-гидрогеля);
• Biotrue ONEday for Presbyopia (обеспечивают четкость картинки отображаемых образов на среднем ближнем и дальнем расстоянии).

Нужно знать, что данный товар является новинкой, и поэтому имеет стоимость на порядок выше другой оптической продукции.

Линзы со специальными свойствами[править]

Линзы из органических полимеровправить

Полимеры дают возможность создавать недорогие асферические линзы с помощью литья.

Линзы контактные

В области офтальмологии созданы мягкие контактные линзы. Их производство основано на применении материалов, имеющих бифазную природу, сочетающих фрагменты кремний-органического или кремний-фторорганического полимера силикона и гидрофильного полимера гидрогеля. Значительных результатов в этом направлении достигли зарубежные фирмы Ciba Vision (Швейцария) и Bausch & Lomb (США). Работа в течении более 20 лет привела к созданию в конце 90-х годов силикон-гидрогелевых линз, которые благодаря сочетанию гидрофильных свойств и высокой кислородопроницаемости могут непрерывно использоваться в течение 30 дней круглосуточно.

Линзы из кварцаправить

Основная статья: Линзы из кварца

Оптический кварц (Кварцевое стекло) находит широкое применение в Оптических системах (ОС) обладает рядом полезных оптических свойств. Кварцевое стекло — переплавленный чистый кремнезём с незначительными (около 0,01 %) добавками Аl₂О₃, СаО и MgO. Оно отличается высокой термостойкостью и инертностью ко многим химическим реактивам за исключением плавиковой и фосфорной кислот.

Прозрачное кварцевое стекло хорошо пропускает ультрафиолетовые и видимые лучи света. Широкое внедрение кварцевого стекла в практику начато в России благодаря новым технологиям получения оптических элементов из кремния и кварца, созданию производства для изготовления и обработки этих оптических материалов.

Линзы из кремнияправить

Основная статья: Рентгеновская оптика преломления

Линза преломления ретгеновских лучей

Рис.1. Схема преломления X-лучей.

Линзы из кремния или рентгеновская оптика преломления — линзы, изготовленные из однородного кремния, прозрачные для инфракрасного излучения, рентгеновсого излучения, преломляющие Х-лучи

В настоящее время нашли применение линзы из кремния

Это связано с современным уровнем технологий обработки твёрдых кристаллов и самое важное, кремний сочетает сверхнизкую! дисперсию с самым большим абсолютным значением коэффициента преломления n=3,4! в диапазоне ИК-излучения; линзы из кремния прозрачны к Х-лучам и способны их преломлять, фокусировать (мягкие и жёсткие Х-лучи), что в последнее время находят широкое применение в микроскопии, телескопии, вытесняя рентгеновскую дорогостоящую оптику с применением зеркал и оптических систем «скользящего» преломления Х-лучей. Они полностью непрозрачны в видимом диапазоне спектра

Кроме этого кремний обладает способностью создавать материалы, имеющих бифазную природу, сочетающих фрагменты кремний-органического или кремний-фторорганического полимера силикона и гидрофильного полимера гидрогеля. Что делает его самым перспективным в изготовлении мягких контактных линз.

Мягкие контактные линзы

Мягкие контактные линзы применяется не только для восстановления остроты зрительного восприятия, но и для изменения цвета радужной оболочки глаз (в косметических целях). Визуально мягкая линза выглядит как тонкая пленка, задняя поверхность которой повторяет конфигурацию роговой оболочки.

Мягкие контактные линзы особенно хорошо подходят пациентам, у которых имеется диагноз миопия высокой степени, так как в этом случае очки выглядят не эстетично. Также они могут применяться при астигматизме и дальнозоркости.

Гидрогель

Его составляющими компонентами являются гидрогелевые полимеры. Их главным преимуществом является то, что они не оказывают раздражающего воздействия на глаза. Но вместе с тем, гидрогель препятствует доступу кислорода к слизистой глазного яблока. Обычная газопроницаемость гидрогелевых линз не превышает 40 условных единиц, а для предотвращения гипоксии минимальная отметка должна находиться в пределах 80 условных единиц.

Силикон-гидрогель

Удачная комбинация силикона и гидрогеля обеспечивает высокий показатель газопроницаемости. Он может находиться в диапазоне от 100 до 160 условных единиц, что предотвращает развитие гипоксии зрительных органов. Ещё одним преимуществом, является возможность их использования, не снимая во время ночного отдыха, и на их поверхности отложение липидного налета минимально.

• отображаемые зрительные образы являются четкими, практически не имеют искажений;
• не нарушают периферическое зрение;
• быстрая адаптация не вызывает чувство дискомфорта;
• возможность вести активный образ жизни и заниматься разными видами спорта;
• изменение погодных условий не вызывает неприятных ощущений.

• необходимость выполнения гигиенического ухода каждый день;
• недостаточная коррекция сложных форм астигматизма;
• ежедневное одевание и снятие линз требует навыков и сноровки;
• из-за скопления липидных отложений контейнер для промывания необходимо носить с собой;
• при неаккуратном обращении легко рвутся.

Следует иметь в виду, что имеются ситуации, при которых применение мягких линз противопоказано. Их ношение запрещено пациентам, у которых имеется диагноз глаукома, туберкулез, сахарный диабет. Также их не применяют, если условия труда связаны с повышенной запыленностью, или когда работа вызывает необходимость контакта с химическими веществами и соединениями.

Принцип работы линзы

Суть работы этого незамысловатого оптического объекта заключается в явлении преломления солнечных лучей. В начале XVII века знаменитый голландский физик и астроном Виллеброрд Снелл ван Ройен опубликовал закон преломления, который в настоящее время носит его фамилию. Формулировка этого закона следующая: когда солнечный свет переходит через границу раздела двух оптически прозрачных сред, то произведение синуса угла падения между лучом и нормалью к поверхности на коэффициент преломления среды, в которой он распространяется, является величиной постоянной.

Для пояснения вышесказанного приведем пример: пусть свет падает на поверхность воды, при этом угол между нормалью к поверхности и лучом равен θ₁. Затем, световой пучок преломляется и начинает свое распространение в воде уже под углом θ₂ к нормали к поверхности. Согласно закону Снелла получим: sin(θ₁)*n₁ = sin(θ₂)*n₂, здесь n₁ и n₂ — коэффициенты преломления для воздуха и воды, соответственно. Что такое коэффициент преломления? Это величина, показывающая, во сколько раз скорость распространения электромагнитных волн в вакууме больше таковой для оптически прозрачной среды, то есть n = c/v, где c и v — скорости света в вакууме и в среде, соответственно.

Физика возникновения преломления заключается в выполнении принципа Ферма, согласно которому свет движется таким образом, чтобы за наименьшее время преодолеть расстояние от одной точки к другой в пространстве.

Бифокальные контактные линзы

Пресбиопия, это основное показание использования бифокальных контактных линз. Она возникает после 45 летнего возраста, из-за чего человек начинает испытывать трудности фокусировки зрения на близком расстоянии.

В отличие от мультифокальных линз они имеют четкую разграничительную зону позволяющую воспринимать четкое изображение вблизи и на далеком расстоянии. Мультифокальная контактная оптика является более удобной, так как обеспечивает плавный переход.

Сегментные

Сегментные бифокальные контактные линзы действуют по принципу очков, когда верхняя зона обеспечивает четкую видимость на средних и больших расстояниях, а нижний отдел хорошо подходит для рассмотрения предметов вблизи.

Концентрические

Концентрические линзы имеют особую структуру, за способность различать предметы, находящиеся вдали отвечает центральная зона вокруг которой расположено кольцо позволяющее видеть четкие очертания зрительных образов находящихся поблизости.

Несмотря на то, что данные оптические приспособления имеют минимальный срок адаптации, и в разы повышают остроту зрения, их применения может сопровождаться нарушением восприятия глубины, а использование сегментарной модели за компьютерным монитором вызывает напряжение зрительных органов.

Жесткие контактные линзы

Контактная коррекция зрения началась именно с применения жестких линз. Они изготавливались из органического стекла, что делало их прочными и прозрачными. Но существенным минусом таких изделий было ограниченное поступление кислорода к роговице. Такая ситуация вызывала ряд негативных моментов при длительной эксплуатации.

Решением этой проблемы стало возможным после применения в их составе силикона. В результате они стали газопроницаемыми. Но это усложнило технологический процесс их производства, и повлекло за собой снижение прочности.

• хорошо пропускают кислород, если производить сравнение с гидрогелевыми линзами;
• способствует четкому отражению зрительных образов;
• высокая эффективность при терапии астигматизма и кератоконуса;
• с их поверхности легко удаляется липидный и белковый налёт, а также они устойчивы к повреждениям; экономичны при эксплуатации, так как используются в течение длительного периода.

• чувство дискомфорта вызывает длительный и тяжёлый адаптационный период;
• из-за небольшого размера линзы она может выпадать и теряться.

Существует ряд офтальмологических патологий, при которых рекомендуется использовать контактную коррекцию с применением жестких оптических изделий.

• если диагностируется заболевание астигматизм высокой степени;
• когда осуществляется зрительная коррекция у людей, занимающихся спортом профессионально;
• в послеоперационном периоде по коррекции рефракции;
• при терапии близорукости и кератоконуса.

Контактные линзы при астигматизме

Астигматизм, это заболевание при котором хрусталик и роговица могут приобретать форму овала, и как следствие происходит искажение отображаемых предметов и образов.

• при отклонении зрительной функции до 4,5 диоптрия, применяют модели с передней торической поверхностью;
• отклонение больше чем 4,5 диоптрия предполагает применение приспособлений с задней торической поверхностью.

Практикующие специалисты отмечают, что лучше всего применять мягкие оптические изделия из силикон-гидрогелевого материала. Но в некоторых случаях используют жёсткие КЛ с повышенной газопроницаемостью или модели цветных линз.

Обычная контактная оптика разрешается к применению, если отклонения от зрительной нормы не превышает 1,5 диоптрий, и при этом заболевание не прогрессирует.

Однодневные контактные линзы

Практикующие специалисты в области офтальмологии считают, что однодневные (1 day) одноразовые контактные линзы являются самым безопасным видом контактной оптики.

• применяются, когда у человека появляются аллергические реакции, или возникает сухость роговичной оболочки глаза;
• если произошла утеря очков или они разбились;
• при развитии папиллярного конъюнктивита, как последствие ношения жестких КЛ;
• если человек в силу своей занятости или образа жизни не может в полной мере обеспечить гигиенический уход за линзами (спортсмены, путешествующие лица, публичные люди и молодежь).

Чаще всего используют мягкие КЛ от брендовых компаний Johnson&Johnson, Bausch & Lomb, MaximaOptics или CIBAVision.

Применение линз

Линзы являются широко распространённым оптическим элементом большинства оптических систем.

Традиционное применение линз — бинокли, телескопы, оптические прицелы, теодолиты, микроскопы, фото- и видеотехника. Одиночные собирающие линзы используются как увеличительные стёкла.

Другая важная сфера применения линз — офтальмология, где без них невозможно исправление недостатков зрения — близорукости, дальнозоркости, неправильной аккомодации, астигматизма и других заболеваний. Линзы используют в таких приспособлениях, как очки и контактные линзы. Также существует подвид линз, ночные линзы. Они имеют более жесткую основу и используются исключительно во время сна, для временной коррекции зрения в дневное время.

В радиоастрономии и радарах часто используются диэлектрические линзы, собирающие поток радиоволн в приёмную антенну, либо фокусирующие их на цели.

В конструкции для преобразования сферической расходящейся ударной волны от точечного источника (детонатора) в сферическую сходящуюся, применялись линзовые системы, изготовленные из взрывчатки с разной скоростью детонации (то есть с разным показателем преломления).

Краткая история

Любопытно привести этимологию слова «линза». Оно ведет происхождение от латинских слов lens и lentis, что означает «чечевица», поскольку оптические объекты по своей форме действительно похожи на плод этого растения.

Преломляющая способность сферических прозрачных тел была известна еще древним римлянам. Для этой цели они применяли круглые стеклянные сосуды, наполненные водой. Сами же стеклянные линзы начали изготавливаться только в XIII веке в Европе. Использовались они в качестве инструмента для чтения (современные очки или лупа).

Активное использование оптических объектов при изготовлении телескопов и микроскопов относится к XVII (в начале этого века Галилей изобрел первый телескоп). Отметим, что математическая формулировка закона преломления Стелла, без знания которой невозможно изготавливать линзы с заданными свойствами, была опубликована голландским ученым в начале того же XVII века.

Линзы

Линза представляет собой прозрачное тело, ограниченное с двух сторон криволинейными поверхностями.

Различают шесть типов линз.

Собирающие: 1 — двояковыпуклая, 2 — плоско-выпуклая, 3 — выпукло-вогнутая. Рассеивающие: 4 — двояковогнутая; 5 — плосковогнутая; 6 — вогнуто-выпуклая.

Собирающая линза

Рассеивающая линза

Характеристики линз.

NN — главная оптическая ось — прямая линия, проходящая через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу;

O — оптический центр — точка, которая у двояковыпуклых или двояковогнутых (с одинаковыми радиусами поверхностей) линз находится на оптической оси внутри линзы (в её центре);

F — главный фокус линзы — точка, в которую собирается пучок света, распространяющийся параллельно главной оптической оси;

OF — фокусное расстояние;

N’N’ — побочная ось линзы;

F’ — побочный фокус;

Фокальная плоскость — плоскость, проходящая через главный фокус перпендикулярно главной оптической оси.

Ход лучей в линзе.

Луч, идущий через оптический центр линзы (О), не испытывает преломления.

Луч, параллельный главной оптической оси, после преломления проходит через главный фокус (F).

Луч, проходящий через главный фокус (F), после преломления идет параллельно главной оптической оси.

Луч, идущий параллельно побочной оптической оси (N’N’), проходит через побочный фокус (F’).

Формула линзы.

При использовании формулы линзы следует верно использовать правило знаков: +F — линза собирающая; -F — линза рассеивающая; +d — предмет действительный; -d — предмет мнимый; +f — изображение предмета действительное; -f — изображение предмета мнимое.

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой.

Поперечное увеличение — отношение линейного размера изображения к линейному размеру предмета.

Современные оптические устройства используют системы линз для улучшения качества изображений. Оптическая сила системы линз, сложенных вместе, равна сумме их оптических сил.