Hur bestäms cylinderstyrkan och vad är viktigt att förstå vid fokimetri?

Cylinderstyrkan i en lins är helt enkelt skillnaden mellan styrkan hos två huvudmeridianer uttryckt i dioptrier (D). Om den första meridianen har en mer positiv styrka än den andra, resulterar det i en minuscylinder. Om den första meridianen däremot är mindre positiv (mer negativ) än den andra, är cylindern en pluscylinder. Det är möjligt att välja vilken meridian som helst som sfär och uttrycka resultatet antingen i plus- eller minuscylindernotation.

Vid användning av en fokimeter är det avgörande att först justera okularet för att fokusera graderingen (graticule). Målet (ofta en prick eller en linje) ska vara centrerad och skarp vid 0.00D på skalan, vilket indikerar att fokimetern är kalibrerad. När linsen placeras på hållaren är målet initialt suddigt och befinner sig på en slumpmässig position på graticulen. Målet måste föras till mitten av graderingen för att kunna avläsas korrekt.

När mätningarna är gjorda avläser man styrkan för varje meridian från skalans dioptriska värde och dess axel från protractorn. Skillnaden mellan meridianernas styrka ger cylinderstyrkan, och cylinderns axel är den för den meridian som inte är vald som sfär. Exempelvis, om Meridian I är sfären med −2.00D vid 45°, och Meridian II är −4.00D vid 135°, blir cylindern −2.00D (skillnaden) med axel 135°. Om man istället väljer Meridian II som sfär, blir cylindern +2.00D med axel 45°.

När prismor mäts med fokimeter används en tangentskala som indikerar förskjutning i prismadioptrier (∆) med noggrannhet till 0,1∆. Det är viktigt att ange prismats basriktning, som bestäms av vilken öga linsen är avsedd för, samt om förskjutningen är horisontell eller vertikal. Vid mätning av astigmatiska linser underlättas uppskattningen av prismats förskjutning genom att vrida kraftreglaget till medelvärdet av dioptrierna, vilket ger en cirkulär suddighet — den så kallade "minsta förvirringscirkeln". Det är enklare att lokalisera cirkelns centrum och bedöma dess förskjutning på tangentskalan än att mäta direkt på en suddig linje.

För att förstå hur ljus och optik samverkar vid dessa mätningar är det även nödvändigt att känna till grundläggande begrepp inom fotometri. Ljusintensitet mäts i candela (cd), som definieras utifrån den ljusstyrka som avges från en kvadratcentimeter platina vid dess smältpunkt. Ljusflöde, uttryckt i lumen (lm), är den totala mängd ljus som avges från en punktkälla och beräknas som produkten av ljusintensiteten och det solida vinkelområdet (steradianer) i vilket ljuset avges. För en fullständig sfär runt en punktkälla motsvarar detta 4π steradianer.

Vid praktisk optik och klinisk mätning är dessa begrepp grundläggande för att tolka resultaten korrekt, särskilt då linser och optiska instrument ofta kombinerar sfäriska, cylindriska och prismatiska komponenter som påverkar ljusets brytning och bildens placering.

För att fördjupa förståelsen bör läsaren också överväga sambandet mellan dioptriskt värde och bildstorlek på näthinnan, då förändringar i linsens styrka direkt påverkar synskärpa och retinal bildstorlek. Vidare är det viktigt att förstå att korrekt kalibrering och hantering av optiska instrument, såsom fokimetrar, är avgörande för att säkerställa att mätningarna är tillförlitliga och kan användas som grund för recept och synkorrigering.

Vad är brytning av ljus och hur påverkar det optiska material?

Ljusets hastighet är en grundläggande konstant i fysiken, och dess egenskaper i olika medier är avgörande för att förstå optiska fenomen som brytning. Ljusets hastighet i vakuum, som är cirka 299 792 458 m/s, är en av de mest exakt kända fysikaliska konstanterna. När ljuset rör sig genom olika material ändras dess hastighet beroende på materialets brytningsindex. Detta leder till fenomen som reflektion, brytning och total inre reflektion, som är grundläggande för både teoretisk och tillämpad optik.

Brytningsindex, betecknat som $n$, definieras som förhållandet mellan ljusets hastighet i vakuum $c$ och hastigheten i ett givet medium $v$. När ljuset rör sig från ett medium till ett annat med ett högre brytningsindex, ändras ljusets hastighet och riktning. Detta fenomen, känt som brytning, beskrivs matematiskt av Snells lag.

För att förstå brytning på plana ytor är det viktigt att känna till begreppet lateral förskjutning, som är den horisontella förflyttningen av ljuset när det passerar genom ett optiskt medium. Lateral förskjutning kan beräknas med formeln $s = t \cdot \sin(\theta_1 - \theta_2) / \cos(\theta_2)$, där $t$ är mediets tjocklek och $\theta_1$, $\theta_2$ är infallsvinkeln och brytningsvinkeln.

Brytning genom prismaelement, som är optiska enheter med plana ytor där minst två ytor inte är parallella, används ofta inom optik för att korrigera optiska fel, som dubbelseende. När ljus träffar ett prisma, bryts det vid varje yta, och den totala avvikelsen i ljusets väg beror på vinklarna vid prismans ytor och prismaelementets apikalvinkel. Prisma används också i optiska instrument, som kikare, för att ändra bildens orientering genom total inre reflektion.

För att beskriva hur ljus bryts genom ett prisma används begreppet avvikelsevinkel. Detta är den vinkel mellan ljusets infallande och utgående stråle, och kan beräknas genom att addera de individuella avvikelsevinklarna vid varje prismaövergång. Vid minimalt avvikelse, där infallsvinkeln vid den första ytan är lika med brytningsvinkeln vid den andra ytan, kan prismaelementets brytningsindex också beräknas.

För att beräkna optisk kraft för krökta ytor används en formel som relaterar den optiska kraften $F$ till ytas krökning $\kappa = \frac{1}{r}$ och brytningsindexen för materialet $n'$ och det omgivande mediet $n$. Krökningen är den inversa av radien, och formeln för optisk kraft är således $F = (n' - n) \cdot \kappa$.

För läsaren är det viktigt att förstå att brytning inte bara handlar om att ljus ändrar riktning vid ytor med olika brytningsindex. Det påverkar också hur vi ser på objekt genom glasögon, linser och andra optiska system. Vidare är det avgörande att förstå hur olika medier och material, såsom glas, vatten eller luft, påverkar ljusets väg och hur optiska enheter kan manipuleras för att skapa skarpa och tydliga bilder i vårt synfält.