Dioptria to określenie stosowane w odniesieniu do soczewek skupiających i rozpraszających, zarówno sferycznych, jak i cylindrycznych lub torycznych. W odrębny sposób definiowane jest pojęcie dioptrii pryzmatycznej, którą stosuje się w optometrii i optyce. W przeciwieństwie do zwykłej dioptrii nie stanowi ona oficjalnie uznawanej jednostki miary. Jest jedynie zwyczajowa.
Definicja dioptrii
Dioptria to miara zdolności skupiającej, zwanej też zdolnością zbierającą, mocą optyczną albo dioptrażem. Określa siłę, z jaką są załamywane promienie przechodzące przez soczewkę lub układ optyczny. Do definiowania mocy optycznej używa się pojęcia ogniskowej. Jest to rzeczywisty lub (w przypadku soczewek rozpraszających) umowny punkt, w którym załamane w układzie optycznym promienie przecinają się (skupiają). Wartość tę wyraża się w metrach.
Dioptria jest odwrotnością ogniskowej. Podaje się ją zatem w postaci liczby, której wymiarem jest odwrotność metra (1/m). Konwencjonalnie stosuje się zapis typu 1 dioptria (w skrócie również czasami 1 dpt. albo 1 D).
Soczewka ma zdolność skupiającą jednej dioptrii, gdy ogniskowa wynosi 1 metr. Jeśli więc soczewka jest mocniejsza i wszystkie załamane przez nią promienie skupiają się w odległości ½ metra od środka soczewki, to jej moc wynosi 2 dioptrie, a jeśli w odległości około 33 cm – to 3 dioptrie.
Dioptrie – wartości dodatnie i ujemne
Zdolność skupiająca soczewki może przybierać wartości dodatnie lub ujemne. Moc soczewki skupiającej wyrażana jest liczbą dodatnią i wynika z obserwacji punktu rzeczywistej ogniskowej. W przypadku szkła optycznego rozpraszającego do wyliczenia dioptrażu bierze się pod uwagę jego tzw. ognisko pozorne, czyli punkt znajdujący się przed soczewką, na przecięciu linii będących przedłużeniem rozchodzących się, załamanych w układzie optycznym promieni. Zdolność skupiająca wyrażona w dioptriach przyjmuje wtedy wartości ujemne (np. -2,5 dioptrii).
Zastosowanie dioptrii w okulistyce i optometrii
Dioptria jest pojęciem często stosowanym przez okulistów i optometrystów. Stosują ją oni do określania wielkości wad refrakcji, czyli nieprawidłowości układu optycznego oka, które prowadzą do nieostrego widzenia. Dokładnie wykonane pomiary pozwalają na obserwację ewentualnego rozwijania się lub cofania wady oraz na dobranie odpowiednich korekcyjnych soczewek kontaktowych lub wykonanie przez optyka okularów kompensujących wadę wzroku.
Najczęstszymi wadami wzroku są:
- nadwzroczność – korygowana szkłami skupiającymi (o dodatnim dioptrażu),
- krótkowzroczność – kompensowana soczewkami rozpraszającymi (o ujemnej wartości),
- astygmatyzm (niezborność) – tu oprócz mocy soczewki w dioptriach podaje się również tzw. oś astygmatyzmu,
- starczowzroczność – używa się soczewek dodatnich, takich jak w przypadku nadwzroczności.
Soczewki stosowane do korekty nad-, krótko- i starczowzroczności to tzw. soczewki sferyczne. Dodatnie są wypukłe i stanowią wycinek kuli, a ujemne – są wklęsłe i ich powierzchnie są wycinkami sfery.
Szkła stosowane do korekty astygmatyzmu to tzw. szkła cylindryczne: w jednej z osi (np. w płaszczyźnie pionowej) mają zerową zdolność skupiającą, a w prostopadłej (analogicznie – w osi poziomej) skupiają lub rozpraszają promienie z określoną siłą. Nazwa tych soczewek związana jest z faktem, że są one wycinkiem cylindra lub – w przypadku soczewek ujemnych – jego dopełnieniem (w uproszczeniu – wklęsłym „odciskiem” powierzchni cylindra).
Jak działa ludzkie oko? Dowiesz się tego z filmu:
Przy wadzie określanej jako astygmatyzm złożony, gdzie oprócz niezborności występuje dodatkowo nadwzroczność lub krótkowzroczność, stosuje się szkła toryczne. Ich własności określane są trzema parametrami:
- wartością wady sferycznej wyrażoną w dioptriach,
- wartością niezborności (również podaną w dioptriach),
- osią astygmatyzmu podaną w stopniach kątowych w zakresie od 0o do 180o.
Dioptria pryzmatyczna
Dioptria pryzmatyczna to pojęcie stosowane w optometrii w odniesieniu do soczewek pryzmatycznych, używanych w leczeniu choroby zezowej. Odchylają one w określoną stronę oś spojrzenia i odpowiednio zastosowane – pomagają korygować nieprawidłowe ustawienie gałki ocznej u dzieci. Uważa się, że pryzmat ma moc 1 dioptrii pryzmatycznej, jeśli na dystansie 1 metra obraz jest przemieszczany w bok o 1 centymetr. Inaczej mówiąc – promień przechodzący przez pryzmat jest odchylany w bok o 0,9 stopnia.
Zachowanie soczewek w innym niż powietrze ośrodku
Podana definicja dioptrii i przykłady odnoszą się do soczewek znajdujących się w powietrzu. Soczewka o zmierzonej w powietrzu mocy po umieszczeniu w wodzie będzie miała inną zdolność skupiającą. Wynika to z faktu, że woda ma inny niż powietrze współczynnik załamania promieni świetlnych, co zmienia kąt załamania światła na granicy tych ośrodków. Na co dzień problem ten jest istotny w niektórych dziedzinach techniki. W praktyce okulistycznej i optometrycznej nie odgrywa żadnej roli.
