镜片和眼镜。发明和生产的历史

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在谈眼镜的发明之前，让我们先简单回顾一下什么是镜片，以及为什么它可以用来矫正视觉缺陷。

透镜通常被称为以球面为界的透明体。（有些透镜只有一个表面是球面而另一个是平面。但是，如果我们假设平面具有无限大的曲率半径，也可以将其视为球面。）

镜片和眼镜
镜片

透镜的一个众所周知的特性是它能够以某种方式改变落在它上面的光线的方向。为什么会这样？

即使在古代，人们也注意到光从一种透明介质传递到另一种介质（例如，从空气到水或玻璃）会改变方向，或者如他们所说，会发生折射。每个人都可以很容易地观察到光折射的例子。例如，如果我们将一支铅笔浸入一杯水中，使其一半在水中，一半在空气中，然后我们从侧面看玻璃杯，在我们看来，铅笔被折断了落在空气和水的边界上的部分。在透镜中，光束被折射两次，一次进入，第二次离开。通过不同方式改变镜片的曲率，可以达到不同的折射效果。因此，一些透镜可以将光聚集到一个点，而另一些透镜则相反，将其散射。此外，中间比边缘厚的透镜是会聚的，而中间比边缘薄的透镜是发散的。

镜片和眼镜
镜片类型。收集：1-双凸； 2——平凸； 3 - 凹凸（正（凸）弯月面）。散射：4-双凹； 5——平凹； 6 - 凸凹（负（凹）弯月面）

光线在会聚透镜中折射后会聚的点称为焦点，透镜中心到焦点的距离就是它的焦距。透镜的曲率越大，即构成透镜的球面半径越小，其焦距越短。发散透镜也有它的焦点——他们称它为由透镜散射的连续光线会聚的点。

镜头最重要的特性是其所有光学特性的基础，它能够聚焦光线，即将从任何点发出的光线收集回一个点。而且由于任何物体都可以被想象为无限数量的点的集合，因此镜头不仅可以创建物体任何点的图像，还可以创建整个物体的图像。然而，镜头中的图像不会是物体的精确重复——首先，它会倒置，其次，大小会有所不同。

原因是镜头到物体的距离和像到镜头的距离不相等。例如，如果从镜头到图像的距离是从镜头到物体的距离的五倍，那么图像将是物体本身的五倍。这解释了众所周知的镜头放大物体图像的能力，使其更便于观看。此外，镜头的曲率越大（焦距越小），它的增加就越强。相反，如果到对象的距离大于到图像的距离，则缩小图像。

只有将物体投影到通过透镜焦点并垂直于其主光轴的平面上（透镜的主光轴称为通过限制球面中心的直线），才能获得清晰的物体图像。镜片）。众所周知，人眼是一个光学系统。进入眼睛的光线在角膜和晶状体表面发生折射。镜片是透明的层状体，类似于镜片。一种特殊的肌肉可以改变晶状体的形状，使其凸度变小或凸出。因此，镜头会增加或减少其曲率以及焦距。

一般来说，眼睛的光学系统可以被认为是一个具有可变焦距的会聚透镜，将图像投射到视网膜上。如果物体距离很远，则在正常眼睛的视网膜上获得图像，而晶状体肌肉没有任何张力。当物体接近时，透镜被压缩并且焦距减小，从而图像平面再次与视网膜对齐。因此，当眼睛向远处看时，它处于正常（放松）状态。

然而，在许多人中，处于放松状态的眼睛会在视网膜上而不是在视网膜上创建远处物体的图像。结果，物体的每个点的图像都不是作为一个点而是作为一个圆投射到视网膜上的。主体模糊。这种人看不清远处的物体，但看得清楚近处的物体。这种视觉缺陷称为近视。

当在视网膜后面获得远处物体的图像时，也会出现类似的情况。这种缺陷称为远视。有远见的人能看清远处的物体，但不能分辨近处的物体。在眼镜的帮助下，这两个缺点都得到了纠正。如果你是近视，你需要带发散镜片的眼镜。通过这样的晶状体后，光线被晶状体准确地聚焦在视网膜上。因此，戴眼镜的近视者可以看到远处的物体，就像视力正常的人一样。远视也可以用眼镜矫正，但只能用会聚镜片。

镜片和眼镜
第一张眼镜的图片。特雷维索教堂壁画片段，托马索达摩德纳，1352 年

眼镜作为一种非常简单的光学设备，在日常生活中为视力障碍者带来了极大的缓解。没有眼镜，这些人会不断地感到自卑，而近视或远视高度发达的人，他们会发现自己处于残疾人的位置。近几十年来，当视觉缺陷（尤其是近视）变得极为普遍时，几乎每个人都在不同年龄开始使用眼镜。因此，很明显，眼镜应该被列为最伟大的技术发明之一。虽然他们的设计非常简单，但眼镜出现的时间相对较晚——只有在中世纪，他们学会了如何生产高质量、透明和均匀的玻璃。与此同时，人们更早地熟悉了镜片的特性——在文明的黎明。

在古代，镜片是由透明的石头制成的——主要是水晶和绿柱石。在埃及、希腊、美索不达米亚和意大利的挖掘过程中发现了许多这样的镜片。在传说中的特洛伊的挖掘过程中发现了几个镜片（后者的年龄估计约为公元前 2500 年）。在克里特岛克诺索斯宫的废墟中发现了一个约公元前 1600 年制造的小型水晶透镜。在萨尔贡（美索不达米亚）发现了最早的玻璃镜片，大约可以追溯到公元前 XNUMX 至 XNUMX 世纪。近来，玻璃镜片的制造频率更高。然而，并没有提到该镜头当时已经被用作光学仪器。

尽管有几部关于光学的古代著作传到我们这里，但没有一篇报道说镜片是用来矫正视觉缺陷的。甚至没有任何证据表明在进行一些小工作（例如，制作宝石）时，这些镜头被用作放大镜（放大镜），尽管事实上镜头放大物体图像的能力当然是，众所周知。但是，为什么要制造上面讨论过的那些古老的镜片呢？显然，它们仅用作装饰。

第一个眼镜出现在 XNUMX 世纪的意大利。当时，意大利玻璃工匠被认为是世界上最熟练的玻璃制造商、研磨师和抛光师。威尼斯玻璃特别有名，其产品通常具有非常复杂、错综复杂的形状。工匠们不断地加工球面、曲面和凸面，不时将它们带到眼前，最终注意到玻璃的光学可能性。

据传说，在 1285 年，来自佛罗伦萨的玻璃大师萨尔维诺·阿玛蒂 (Salvino Armati) 提出了借助镜框连接两个镜片的巧妙想法。他还建立了第一个眼镜生产。关于这个人，我们一无所知。然而，他发明的可以轻松快速地消除视觉缺陷的设备立即普及开来。

长焦凸面聚光镜片被插入第一副眼镜中，用于矫正远视。很久以后，人们发现在同一副眼镜的帮助下，通过将凹面发散镜片插入其中，可以矫正近视。这种眼镜的第一次描述只属于 XNUMX 世纪。

作者：Ryzhov K.V.

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