长春理工大学

2023-03-15 22:21:28

编者的话

        光是万物之源，光学是人类最早着手研究的科学之一，无数光学研究者将毕生精力投入光学，才形成了现在的光学学科。

        目前，中国唯一的国家级光学专业科技馆——长春中国光学科学技术馆（由长春理工大学代建代管），是一个以“科技之光·引领未来”为主题，以普及光学知识、展示光学科技成果、推动光学科技发展、促进光学科技国际合作交流为社会使命的光学科技场馆。

        日前，长春中国光学科学技术馆与长春理工大学党委宣传部联合策划推出“与光同行”栏目，于每周末科普一个“光学知识”，带领大家走进“光”的世界。

        本期“与光同行”，讲述“老花镜和放大镜”的光学故事。

老花镜和放大镜区别在哪里?

        老花镜和放大镜都是同一种透镜吗？二者有哪些异同呢？能直接把放大镜当作老花镜随时戴在眼睛上吗？图一是一位戴着老花镜的老爷爷手拿放大镜津津有味地看报纸，这张极具生活意义的图片似乎正用事实述说着二者之间的关系。

        我们知道，老花镜和放大镜都是根据光的折射原理制成的中间厚、边缘薄的凸透镜。凸透镜有会聚作用故又称会聚透镜，将平行光线（如阳光）平行于主光轴（凸透镜两个球面的球心的连线）射入凸透镜，经过凸透镜折射后将集中在轴上的一点，称为凸透镜的焦点（记号为F），凸透镜在镜的两侧各有一焦点，对于较薄的凸透镜这两焦点至透镜中心（光心）的距离大致相等，称为凸透镜的焦距，凸透镜球面半径越小，焦距越短。同一物体放在不同位置通过凸透镜将形成不同的像，如图三，当物体在凸透镜焦距以内（如图中A点），呈一个正向放大的虚像，如放大镜。当物体在凸透镜1倍焦距至2倍焦距之间（如图中B点），呈一个倒立放大的实像，如投影幻灯机。当物体在凸透镜2倍焦距以外（如图中D点）,呈一个倒立缩小的实像，如照相机。从凸透镜成像规律不难看出，在使用放大镜时必须把物体放在焦距以内，这时通过凸透镜看到的便是物体放大的虚像，而且放大镜离物体越远，虚像越大；越是放大倍数高的放大镜，需要透镜中心厚度也越厚，镜片面积可以越小。作为阅读用的放大镜一般不需要太高的倍数，镜片相对来说也会稍大一些，这样可拥有较大的视野以方便阅读，如果物距超过1倍焦距之外，则像将变成倒立，且需要在另一面才可以观察到。

        眼睛晶状体相当于一个凸透镜，它也是利用物距大于2倍焦距时成倒立缩小实像的原理来工作的，如图四所示，不过，眼睛看远处物体或是近处物体不是靠改变物距或者像距来实现的（因为晶状体与视网膜的距离基本上是不变的）；它是通过睫状肌伸缩改变晶状体的凸凹程度来改变自身焦距，从而使像准确地落在视网膜上，视网膜上的光照通过神经发送给大脑解析出这是什么“物体”。一般人40岁以后随着人眼的晶状体逐渐纤维硬化，睫状肌伸缩性能减弱，使得眼球变短，晶状体系统的聚焦能力也减弱，结果是看远处物体较清晰，看近处物体却模糊，这时的眼睛状态就称为老花眼；借助凸透镜的聚光作用可以通过配戴老花镜来补充调节，从而让物体的像落在视网膜上（如图五）。

        放大镜主要是将事物成像放大让人看得更清楚，不是用来矫正视力的，正常人眼看细微的东西也可以用放大镜；而老花镜是根据个人眼球屈光度不同而验配的，以便让物体的像更好地成像于视网膜上，达到看清事物的目的。

        放大镜和老花镜都属于凸透镜，如果将常用的放大镜折合成老花镜度数的话，相当于1000—2000度（眼镜度数等于焦距倒数的100倍），显然是不适合个人的。如果长期使用放大镜代替老花镜的话，会造成眼睛酸涩、肿胀、头痛等，严重的甚至会损害眼睛，所以老花镜需要在专业验光后科学配制，不可随意乱带老花镜，放大镜只适合短时间使用以及在某些特殊的场合使用，而科学佩戴老花镜是可以适合多种场合。

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