眼睛是人类感观中最重要的器官,大脑中大约有80%的知识和记忆都是通过眼睛获取的,是名副其实的“信息之窗”。随着电脑、电视的普及,现代人的用眼时间大大增加。然而,由于错误用眼、用眼环境改变等多种因素影响,“信息之窗”的健康日益受损,戴眼镜的人越来越多。那么,眼镜是怎么被发明出来的呢?
眼镜是人们用以矫正视力或保护眼睛而制作的一种简单光学器件,要想了解它的原理首先要知道眼睛的构造。照镜子仔细观察一下,你就可以看到你眼睛的一些结构。首先看到的黑白眼球。在黑眼球的表面上是一层透明的薄膜,这便是人体相机的镜头——角膜。透过角膜,你还能看到一个因布满色素而呈棕黑色的环形薄膜——虹膜。虹膜环的正中央是一黑幽幽的圆形小孔,这就是人体相机的光圈——瞳孔。瞳孔是外界光线进入眼球内部的唯一通道。眼球的其他部分被不透光的含色素细胞的脉络膜笼罩,类似于相机的暗箱。虹膜环中有平滑肌呈放射状排列,在神经支配下舒缩,以调节瞳孔的大小。在虹膜和瞳孔后面,还有从外面看不到的、扁平的、富有弹性的双凸镜——玻璃体,类似于相机内的主要折光调节装置。通过改变对光线的折射程度,最后使物象聚焦于眼球后壁的视网膜上。视网膜相当于照相机底片,可以忠实地记录下反映物体的图像,这个图像以电信号的形式通过视神经传到大脑,于是人产生视觉。
眼睛的构造十分灵巧,犹如一架高级照像机,有较好的调节和适应光照的能力。一般在看近物时,晶状体的凸度增大,同时瞳孔缩小。反之则晶状体的凸度变小,瞳孔扩大。通过这种调节,使最终成像的亮度清晰、适宜而又不失真。晶状体的弹性随年龄的增长而减小,一般年过40岁的人,因晶状体的弹性减退,在看近物时,晶状体不能充分凸出,使物像落在视网膜之后,于是就形成了看远不看近的老花眼,所以最好戴凸镜矫正。如果眼晶体过凸或眼球的前后径过长,则远处物体反射的光线聚焦于视网膜之前。这就是看近不看远的近视,需戴凹镜来矫正。
人类发明眼镜以前,其生活方式和职业均受到视力的制约。例如,猎人的远视力比近视力重要,用近视力的手工业者通常在45~50岁,因看不清近物而不得不结束他们的职业生涯。随着印刷术的发明和文化的传播,对良好近视力的需求日益增加,促进了眼镜的需求和发展。
1268年,一位英国学者培根看到许多人因视力不好,不能看清书上的文字,就想发明一种工具来帮助人们提高视力。为此,他想了很多办法,做了不少试验,但都没有成功。一天雨后,培根来到花园散步,看到蜘蛛网上沾了不少雨珠,他发现透过雨珠看树叶,叶脉放大了不少,连树叶上细细的毛都能看得见。他看到这个现象,高兴极了。培根立即跑回家中,翻箱倒柜,找到了一颗玻璃球。但透过玻璃球,看书上的文字,还是模糊不清。他又找来一块金刚石与锤子,将玻璃割出一块,拿着这块玻璃片靠近书一看,文字果然放大了。后来他又找来一块木片,挖出一个圆洞,将玻璃球片装上去,再安上一根柄,便于手拿,这样人们阅读写字就方便多了。
16世纪,眼镜进入发展的新阶段,有人开始用凹球镜矫正近视眼。那时,镜片是石英做的,镜框用骨、金属、皮革制成,旁边有一手柄,用手把镜片放到眼前。后来,眼镜由意大利迅速传到德国、西班牙、法国和英国。1629年,英国出现制造眼镜的公司。17世纪,西班牙的眼镜制造者在眼镜架的两边各加一个丝带圈,套在耳朵上固定眼镜。西班牙和意大利的传教士把这种眼镜传到了中国。18世纪,中国人发明了“耳撑”。1730年,英国配镜师爱德华·斯凯莱特制作了眼镜的边架,使用硬的眼镜腿夹在耳朵上面固定眼镜,成为现代眼镜的雏形。1784年,美国科学家、政治家富兰克林发明了远近视两用眼镜。1825年,英国天文学家乔治·艾利发明了能矫正散光的眼镜。
自13世纪人类发明镜片以来,一直用水晶玻璃磨制镜片,中国采用除采用水晶外,还使用人造水晶,后来使用玻璃镜片。1937年法国发明了一种叫压克力的塑料眼镜片,虽不易破碎,但清晰度差。1954年,法国一位工程师从制作飞机座舱的材料中受到启发,从而发明了树脂镜片,自此以后,这种镜片便成为世界镜片王国的至尊,一直沿用到今天。