Введение

Единица измерения оптической силы – единица измерения в оптике.

Диоптрия (британское написание) или диоптер (американское написание), символ dpt, является единицей измерения обратной величины длины, эквивалентной одному обратному метру. Обычно она используется для выражения оптической силы линзы или искривленного зеркала, которая представляет собой физическую величину, равную обратной величине фокусного расстояния, выраженного в метрах. Например, линза в 3 диоптрии фокусирует параллельные лучи света в точке на расстоянии 1/3 метра. Плоское окно имеет оптическую силу, равную нулю диоптрий, поскольку не вызывает схождения или расхождения света. Диоптрии также иногда используются для других обратных величин расстояния, в частности, радиусов кривизны и вергенции оптических пучков. Основное преимущество использования оптической силы вместо фокусного расстояния заключается в том, что в формуле тонкой линзы расстояние до объекта, расстояние до изображения и фокусное расстояние представлены как обратные величины. Кроме того, при близком расположении относительно тонких линз их силы приблизительно складываются. Таким образом, тонкая линза в 2,0 диоптрии, расположенная рядом с тонкой линзой в 0,5 диоптрии, дает почти такое же фокусное расстояние, как и одна линза в 2,5 диоптрии. Хотя диоптрия основана на системе СИ, она не была включена в стандарт, поэтому в Международной системе единиц отсутствует международное название или символ для этой единицы измерения – в рамках этой системы единица оптической силы должна быть указана явно как обратный метр (м⁻¹). Однако большинство языков заимствовали оригинальное название, а некоторые национальные органы по стандартизации, такие как DIN, указывают название единицы (диоптрия, диоптрия и т. д.). В сфере коррекции зрения часто используется символ D. Идея нумеровать линзы на основе обратной величины их фокусного расстояния в метрах была впервые предложена Альбрехтом Нагелем в 1866 году. Термин «диоптрия» был предложен французским офтальмологом Фердинандом Монояром в 1872 году, основываясь на более раннем использовании термина «диоптрица» Иоганном Кеплером.

В коррекции зрения

Тот факт, что оптические силы приблизительно аддитивны, позволяет специалисту по уходу за глазами назначать коррекционные линзы как простую коррекцию оптической силы глаза, а не проводить детальный анализ всей оптической системы (глаза и линзы). Оптическая сила также может быть использована для корректировки базового рецепта для чтения. Таким образом, специалист по уходу за глазами, определив, что близорукому человеку требуется базовая коррекция, скажем, −2 диоптрии для восстановления нормального зрения вдаль, может затем назначить дополнительно «добавить 1» для чтения, чтобы компенсировать недостаток аккомодации (способности изменять фокус). Это эквивалентно назначению линз силой −1 диоптрия для чтения. У человека общая оптическая сила расслабленного глаза составляет приблизительно 60 диоптрий. На роговицу приходится примерно две трети этой рефракционной силы (около 40 диоптрий), а хрусталик – оставшаяся треть (около 20 диоптрий). При фокусировке цилиарная мышца сокращается, чтобы уменьшить натяжение, передаваемое хрусталику суспензорными связками. Это приводит к увеличению выпуклости хрусталика, что, в свою очередь, увеличивает оптическую силу глаза. Амплитуда аккомодации составляет около 11–16 диоптрий в возрасте 15 лет, снижается примерно до 10 диоптрий в возрасте 25 лет и до около 1 диоптрии после 60 лет. Выпуклые линзы имеют положительную диоптрическую силу и обычно используются для коррекции гиперметропии (дальнозоркости) или для того, чтобы люди с пресбиопией (возрастное снижение аккомодации) могли читать на близком расстоянии. Вогнутые линзы имеют отрицательную диоптрическую силу и обычно корректируют миопию (близорукость). Типичные очки при легкой миопии имеют силу от −0,50 до −3,00 диоптрий, а готовые очки для чтения имеют силу от +1,00 до +4,00 диоптрий. Оптометристы обычно измеряют ошибку рефракции с помощью линз с градацией шагом в 0,25 диоптрии.

Кривота

Диоптрию также можно использовать для измерения кривизны, которое равно величине, обратной радиусу, измеренному в метрах. Например, окружность с радиусом 1/2 метра имеет кривизну 2 диоптрии. Если кривизна поверхности линзы равна C, а показатель преломления – n, то оптическая сила равна φ = (n − 1)C. Если обе поверхности линзы искривлены, следует рассматривать их кривизны как положительные относительно линзы и складывать их. Это дает приблизительно верный результат, при условии, что толщина линзы значительно меньше радиуса кривизны одной из ее поверхностей. Для зеркала оптическая сила φ = 2C.