Đơn vị đo độ khúc xạ của một thấu kính “Diopter”: nguyên lý quang học nhãn khoa

Để hiểu được hệ thống quang học của mắt, chúng ta cần nắm được những nguyên tắc cơ bản của quang học, bao gồm vật lí về khúc xạ ánh sáng, tiêu điểm, tiêu cự, vv... Đầu tiên những nguyên tắc vật lý sẽ được trình bày một cách ngắn gọn, sau đó chúng ta sẽ thảo luận về quang học của mắt.

Hình. Ảnh hưởng của cường độ thấu kính đến tiêu cự.

Mức độ bẻ cong các tia sáng của thấu kính được gọi là “độ khúc xạ”. Độ khúc xạ có đơn vị là diopter. Độ khúc xạ của một thấu kính bằng 1m chia cho tiêu cự của nó. Do đó, nếu một thấu kính hình cầu hội tụ chùm tia song song tại một điểm cách thấu kính 1m thì thấu kính đó có độ hội tụ +1 diopter. Nếu thấu kính khả năng hội tụ chùm tia song song gấp hai lần so với thấu kính có độ hội tụ +1 diopter, thì nó có độ hội tụ là +2 diopter, các tia sáng sẽ hội tụ tại điểm cách thấu kính 0.5m. Một thấu kính có khả năng hội tụ chùm tia song song tại điểm cách thấu kính 10cm (0.1 mét) thì độ hội tụ của nó là +10 diopter.

Độ hội tụ của một thấu kính phân kì không được định nghĩa bằng khoảng cách từ thấu kính đến điểm hội tụ phía bên kia bởi vì chùm tia sẽ bị phân kì thay vì hội tụ tại một điểm. Tuy nhiên, nếu một thấu kính phân kì các tia sáng với một mức độ như một thấu kính hội tụ +1 diopter hội tụ chúng, thì có thể nói thấu kính phân kì đó có độ hội tụ -1 diopter.

Cũng như vậy, nếu thấu kính phân kì chùm tia với mức độ như một thấu kính hội tụ +10 diopter hội tụ chúng, thì thấu kính phân kì đó có độ hội tụ -10 diopter.

Thấu kính phân kì “vô hiệu hóa” độ hội tụ của thấu kính hội tụ. Do đó, khi đặt một thấu kính phân kì -1 diopter ngay trước một thấu kính hội tụ +1 diopter thì hiệu quả của các thấu kính là độ hội tụ bằng không.

Độ hội tụ của các thấu kính hình trụ được tính theo độ hội tụ của thấu kính hình cầu. Ngoài ra còn phải tính đến trục của thấu kính hội tụ hình trụ. Nếu một thấu kính hình trụ hội tụ các tia sáng song song tại một đường tiêu điểm cách thấu kính 1mét, thấu kính đó có độ hội tụ là +1 diopter. Ngược lại, nếu một thấu kính phân kì hình trụ phân kì các tia sáng với cùng một tỉ lệ như một thấu kính hội tụ hình trụ hội tụ chúng, thì thấu kính đó có độ hội tụ -1 diopter. Nếu đường tiêu điểm nằm ngang thì trục của thấu kính hội tụ hình trụ đó là 0 độ. Nếu đường đó thẳng đứng thì trục của nó là 90 độ.