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眼视光学
1.4.1.2.2 二、光的衍射
二、光的衍射

(一)衍射的基本概念

光在传播过程中绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影区,并在屏幕上出现光强不均匀分布的现象称为衍射(彩图1)。使光波发生衍射作用的障碍物(小孔、狭缝、光栅等使入射光波的振幅或位相分布发生某种变化的屏)称为衍射屏。

事实上,衍射现象是波动的普遍特征。光是一种电磁波,它在遇到障碍物时,必然伴随衍射。由于只有当障碍物或通光口径尺寸与波长可以比拟时,衍射现象才会显著,而光波波长,尤其是可见光的波长很短(0.5μm左右),因此,通常条件下,我们并不能看到光衍射,光以直线传播。当衍射屏尺寸很小时,波动性体现出来,产生特定的衍射图样。每种衍射物都能产生特定的衍射图样。在日常的生活中也会观察到衍射现象。如太阳和月光,经大气层中雾滴的衍射,其边缘将呈现彩色光圆,即所谓日晕或月晕。

按点光源、衍射屏和观察屏之间相对距离的不同,衍射现象可分为菲涅尔衍射和夫琅和费衍射两大类(表1-2)。

表1-2 菲涅尔衍射和夫琅和费衍射

上表中a为衍射孔径尺寸,l0和r0分别为点光源和观察屏到衍射屏的距离,λ为光波长。

研究光的衍射基本理论有2种:①惠更斯-菲涅尔原理;②基尔霍夫的标量衍射理论。后者可看作是前者完善化了的数学描述。

(二)光的衍射与眼科临床

(1)玻璃体混浊患者可能出现畏光症状,是由混浊的玻璃体引起光的衍射造成。

(2)加膜镜片。加膜后的镜片,能消除光的衍射,让光充分透过镜片,提高清晰度。

(3)准分子激光机器能产生足够小(直径1mm以下)的激光光斑,理论上光斑越小越好,但目前对于太小的激光光斑(如由大光斑改造而成的0.5mm左右的小光斑)存在的激光衍射干扰致激光质量下降甚至损害眼睛的问题仍无法解决。

(4)阶梯渐进式衍射型人工晶体。融合折射和衍射技术,使成像的物距范围更大;12个衍射区带(中央3.6mm范围)将光能向远近焦点输送,衍射结构产生+4.0d的近附加度数。