Диоптрия — единица оптической силы линзы¶
Диоптрия (обозначение: дптр, dpt, от др.-греч. διοπτρα — «инструмент для измерения углов») — единица измерения оптической силы линз, зеркал и оптических систем, численно равная фокусному расстоянию в одном метре. Оптическая сила линзы обратно пропорциональна её фокусному расстоянию: чем короче фокус, тем сильнее линза преломляет свет и тем больше её диоптрия.
¶Определение и физический смысл
Оптическая сила определяется формулой D = 1 / f, где f — фокусное расстояние в метрах. Линза с фокусным расстоянием 0,5 м имеет оптическую силу 2 дптр, линза с фокусом 0,25 м — 4 дптр. Единица введена в употребление в XIX веке и вошла в систему СИ как производная величина (обратная метру).
Диоптрия используется для характеристики как собирающих (положительных), так и рассеивающих (отрицательных) линз. Двуокулярные очковые линзы при анизометропии (разной рефракции глаз) могут иметь разную оптическую силу для каждого глаза.
¶Применение в офтальмологии
Наиболее широкое распространение диоптрия получила в офтальмологии для коррекции аметропий — нарушений рефракции глаза. Сила контактных и очковых линз подбирается в зависимости от вида и степени аметропии:
| Аметропия | Характер нарушения | Тип коррекции |
|---|---|---|
| Близорукость (миопия) | Избыточная рефракция, фокус перед сетчаткой | Рассеивающие линзы (отрицательные диоптрии) |
| Дальнозоркость (гиперметропия) | Недостаточная рефракция, фокус за сетчаткой | Собирающие линзы (положительные диоптрии) |
| Астигматизм | Разная рефракция по меридианам | Цилиндрические линзы (цилиндр в диоптриях) |
При близорукости силу линз подбирают так, чтобы изображение смещалось на сетчатку; при дальнозоркости — чтобы компенсировать дефицит преломляющей силы. При астигматизме дополнительно указывают ось цилиндра в градусах.
¶Шкала диоптрий в очковых рецептах
В рецепте на очки обычно указывают три параметра для каждого глаза: S (сфера) — сила сферической линзы в диоптриях, C (цилиндр) — сила цилиндрической компоненты, A (ось) — ориентация цилиндра в градусах. Пример записи: S −2,0 C −0,5 A 90 — означает близорукость 2 дптр с астигматизмом 0,5 дптр.
Степени близорукости и дальнозоркости также классифицируются в диоптриях: слабая — до 3 дптр, средняя — 3–6 дптр, высокая — свыше 6 дптр (для миопии); для гиперметропии слабая степень до 2 дптр, средняя — 2–5 дптр, высокая — свыше 5 дптр.
¶Оптические приборы
Диоптрия применяется для характеристики линз микроскопов, фотообъективов, луп и других оптических систем. В офтальмологическом приборном парке — фороптерах, рефрактометрах, линзах пробной оправы — набор линз подбирается с шагом 0,25 дптр (в некоторых случаях 0,125 дптр), что позволяет точно подобрать коррекцию.
Рефрактометры (авторефрактометры) измеряют рефракцию глаза и выдают результат в диоптриях автоматически. Пробная оправа с набором сменных линз используется для субъективного уточнения рецепта.
¶Диоптрии и контактные линзы
Контактные линзы характеризуются той же единицей, но из-за зазора между линзой и роговицей их оптическая сила отличается от очковой при одинаковом диоптрийном эквиваленте глаза. Для высоких степеней миопии и гиперметропии применяют поправки на базовое кривизну и зазор. Производители контактных линз указывают силу в диоптриях с шагом 0,25 дптр.
¶Пресбиопия и мультифокальные линзы
С возрастом (пресбиопия, «возрастная дальнозоркость») хрусталик теряет способность к аккомодации, и для работы на близком расстоянии требуются дополнительные положительные диоптрии — так называемая добавка на близь (add), обычно от +1,0 до +3,0 дптр. Она добавляется к основной дистанционной коррекции и используется при подборе прогрессивных и офисных очков.
¶Единицы, связанные с диоптрией
Родственной величиной является кривизна контактной линзы, измеряемая в миллиметрах (радиус кривизны) или в диоптриях на задней поверхности. В оптическом производстве также применяется аббе — единица дисперсии, не следует путать её с диоптрией. При расчёте сложных оптических систем оптические силы тонких линз складываются: Dобщ = D1 + D2 + … + Dn.
¶Интересные факты
- Максимальная коррекция, доступная в стандартной очковой линзе, ограничена примерно ±20 дптр из-за толщины и массы стекла; для более сильных коррекций применяют высокопреломляющие материалы.
- Линзы ИЦ («Индустрия-очко») — советские контактные линзы жёсткого типа — изготавливались с диоптриями от −20 до +20.
- При рефракционной хирургии (LASIK и аналоги) результат операции выражают в изменении рефракции в диоптриях: максимальная коррекция миопии — до −10…−12 дптр.
¶Источники
- ГОСТ 26357-84 «Линзы офтальмологические. Технические условия»
- Вавилов С. И. «Глаз и Солнце»
- Справочник по офтальмологии под ред. В. В. Волкова
- Физическая энциклопедия, т. 1