眼鏡片是眼鏡的重要(yào)組成部分(fèn)之一,眼鏡要實現它所具有的各個功能,均是通過(guò)眼鏡片來(lái)完成。例如,普(pǔ)通眼(yǎn)鏡要依靠鏡片來矯正(zhèng)各(gè)種屈光不(bú)正和老視;保護眼(yǎn)鏡要通過鏡片來遮風、擋光和安全(quán)防護等,可(kě)以說沒(méi)有無鏡片的眼鏡,而有無鏡架的眼鏡。
現代的眼鏡片是一組非常複雜的光學係統,它是多種材料(liào)和膜層的組合體,具有一(yī)定的特性。眼鏡片材料作為鏡片的重要組(zǔ)成部分(fèn)之一,其作(zuò)用不僅僅是(shì)參與了鏡片的矯正功能,而且它(tā)還(hái)是鏡片係(xì)統鍍膜(mó)處理的基礎,鏡(jìng)片的材(cái)料(liào)與所鍍的膜層是密切相關的。眼鏡學的研究目(mù)的就是要通過配戴矯(jiǎo)正(zhèng)鏡(jìng)片使屈光不正的眼睛視物清晰,所以在選用(yòng)鏡片材料時,需要考慮影響鏡片屈光作用(yòng)的因素(sù)。
一、影響眼鏡(jìng)片屈光作用的主要因(yīn)素
1、幾何特(tè)性(xìng)
鏡片的幾何特性主要包括鏡片的曲(qǔ)率半(bàn)徑和表麵形狀。
2、物理化學特性
鏡片的物理化學特(tè)性主要包括鏡片的折射率、阿貝係數等。眼鏡學的研究與發展就是要對以上影響因素合理地設計、很好(hǎo)地控製,以便不斷地完善眼鏡片的光學矯正效果。
二、眼鏡片的主要特性
眼鏡片的主要特性有(yǒu)光學性質、機(jī)械和熱性質、電性質和化(huà)學性質。
(一)光學性質
光學性質是指計算屈光作用(yòng)和控(kòng)製光學性(xìng)能的特(tè)性。
(二)機械和熱性質(zhì)
機械和熱性質是指鏡片形狀及抗變形能力(lì)的特性。
(三)電性質
電性質是(shì)指(zhǐ)材(cái)料的電磁波和電效應的特性(xìng)。
(四)化學性質
化學性質是指通(tōng)過外界所接觸的化(huà)學物質了解材料(liào)的相應變化的特性。
三、眼鏡片的光學性(xìng)質
光學性(xìng)質是材料的基本性質。材料的光(guāng)學性質與眼鏡片在日常生活中所碰到的各種光學現象相符合,主要(yào)有光線在(zài)眼鏡片兩個表麵的折射、反射(shè)、鏡片本身的吸收以及散(sàn)射現象和衍射現象。光線(xiàn)經過鏡片的表麵發生折射時將遵循折射(shè)定律。
(一)折射率
折射率是反映鏡片材料折射能力的一個參(cān)數。折射率值越大,光線進入鏡片偏離得就越遠。一般情況下,折射率值越大,鏡片厚(hòu)度越小,鏡片的重量越輕。
(二)色散係數
色散現(xiàn)象是指由於不同顏色的光線(xiàn),波長不同(tóng),折射率也不同,當白色光線被(bèi)折射後,所產生的顏色像差即為色散現象。材料的色散能力(lì)可以由阿貝數來描述。阿貝數的大小與材料的色散成反比,即阿貝數越大,表示該(gāi)材料(liào)的色散(sàn)越小。通(tōng)常情(qíng)況下,眼鏡片材料的阿貝數為30-60。一般眼鏡片的折射(shè)率越高(gāo),色散越大,阿貝數就(jiù)越低。
盡管(guǎn)所有眼鏡片都存(cún)在色散,但是在鏡片的中心這個因素可以被忽略。隻有高色(sè)散材料製造的鏡片周邊(biān)部容易出(chū)現色散現象,例如離光軸比(bǐ)較遠的鏡片邊緣有彩色條紋(wén)。光在鏡片表麵產生折射的同(tóng)時,也會產生反射。光(guāng)線經過鏡片的表麵發生反射時也將遵循反射定律。光的反射對眼鏡(jìng)片的成像有(yǒu)一定的影響,例(lì)如影響鏡片的清晰度,使其透光性能下降;鏡片的表麵會(huì)產生幹擾性反射光(guāng),即形成虛像;眩(xuàn)光等(děng)。通常情況(kuàng)下,鏡片材料的折射率越高,因(yīn)反射所損失的(de)光就越多。當然,在鏡(jìng)片表麵鍍增透膜、鍍多層減(jiǎn)反射膜將會得到改善。
(三)光的吸收
眼鏡片光的吸收通常是指鏡片材料內部對(duì)光線的吸收(shōu),其表示(shì)方式為鏡片前(qián)後表麵對(duì)光線吸(xī)收的百分比。例如,30%的光線吸收表示有30%的(de)光通量在鏡片內部的減少。材料的光吸(xī)收遵循郎伯定律(Lambert'sLaw),該定律表明光吸收是隨著鏡片厚度的變化呈指數性的變化。鏡片材料對光(guāng)的吸收會減少光透過率,對於普通鏡片來說,這部分光的(de)損失可以忽略,但如果鏡片為有色鏡片,如染色鏡片、變色鏡片等,光的吸收量會很大,這就要求光的吸收量(liàng)要符合我們的設計要求。
(四)光的(de)散射
散射是指光在各個方向上被散播的(de)一種現象。其一般在固體的表麵或透明(míng)材(cái)料的內(nèi)部產生(shēng)。理論上來(lái)講,眼鏡片表麵沒有散射發生,因為鏡片經過拋光等工(gōng)藝過程表麵相當(dāng)光滑,消(xiāo)除了這種現象。對於合格的眼鏡片來說,鏡片內部的(de)散射也是非(fēi)常有限的,通常可以忽略不計。
但是對於以(yǐ)下情況,光的散射現象就會影(yǐng)響到(dào)鏡片的光學成像。例如,當(dāng)鏡片因外界汙染而被弄髒或者是因油(yóu)汙等而模糊不清時,鏡片表麵呈現不光滑,會產生(shēng)光的散射而影響光學成(chéng)像,必須加以考慮。此外,如果鏡片內部(bù)質量(liàng)欠佳(jiā),則會在鏡片內產生(shēng)散射光(guāng)線,鏡片呈現黃色或者是乳白色(sè),此時也應加以考慮。
(五)光的衍射(shè)
衍射是指當光波(bō)在(zài)行(háng)進中遇到小的障礙而改變行進方向的一種現象。在(zài)眼鏡的使(shǐ)用中,衍射現象是必須要引起高度重視的。因為如果眼(yǎn)鏡使用不當或(huò)者是在鏡片的表麵有磨損時,便會產生衍射現象,這樣就會對鏡片的成像產生異常幹擾。
四、機械(xiè)性(xìng)質
機械性質通(tōng)常是反映(yìng)固體材料的特性,它規定了材料的質量、體積和尺寸以(yǐ)及材料對變形和(hé)衝(chōng)擊的抵抗力。我們常見的反映鏡片(piàn)的機械性質有(yǒu)密度、硬度、彈性模量、抗衝擊性和抗斷(duàn)開點等。
(一)密度
密度是指物(wù)質的質量與(yǔ)體積的比(bǐ)值。該量沒有單位,它是在標準條件下對固體的一個參考標準。
(二)硬(yìng)度
硬度是指達到一定變性時所必(bì)須的力。硬度是衡量眼鏡片質量檔次的重要因素之一,不(bú)同硬度的鏡片材料有不同的加工(gōng)方法和技(jì)術要求。
(三)彈性模量
彈性模量是指出現壓力和排除壓力後恢(huī)複最初形狀時產生的相應變形之間的比(bǐ)率,通常(cháng)是指高度或體積的比率
(四)抗衝擊性
抗衝擊性是眼鏡片(piàn)材料所必須要(yào)求的機械性質之一。抗衝擊性的測試方法常采用(yòng)由(yóu)美國食品和藥物管理機(jī)構(FDA)規定的一(yī)項落球測試來表示。落球測試的具體方法為:使用一個16克的鋼球,從1.27米的高度對準鏡片中心落(luò)下,若(ruò)鏡片不發生損壞(huài),則(zé)其抗衝擊性(xìng)性(xìng)能好,否(fǒu)則抗(kàng)衝擊性性能差。
(五(wǔ))抗斷開點
抗斷開點也是眼鏡片材料所必須要求的機械性質之一。
抗斷開點的測試方法采用由歐洲標準化委員會製定的“CEN靜態(tài)變形測(cè)試”的方法。該測試的具體方法為:在一個恒(héng)定的速度下,對被測鏡片逐漸增(zēng)加壓力,直至達到100牛頓(dùn),若鏡片(piàn)不發生損壞,則其抗斷開點性能好;若材料變(biàn)形超過4.5mm,則其抗斷開點性能偏差;若鏡(jìng)片發生損壞,則其抗斷開點性能差。
五、熱性質
熱性質是(shì)指在溫度的影響下鏡片材料的變化狀態。熱性質主要包括熱導率、比熱容、線(xiàn)性膨脹(zhàng)係數、熔點、沸點、鏡片的(de)應力(lì)溫度(dù)等(děng)。
六、電性質
電性(xìng)質表示材(cái)料的電磁波和電效應的特性,有時需要將鏡(jìng)片的光學性質和電性質聯係起來(lái)考(kǎo)慮。通(tōng)常(cháng)鏡片材料在製造時需要考慮以下兩個參(cān)數,介電強度和預定頻率下的介電損耗係數。
七、化學(xué)性質
化學性質是指在眼鏡片的製造和日常使用(yòng)中,鏡(jìng)片(piàn)材料對於化學物質的反映特性,或者是在某些極端條件下鏡片(piàn)材料的反映特性。例(lì)如,加速老化實驗是為了測試材料的可靠度,測試時通常使用冷水、熱(rè)水、酸類以及各種有機溶劑。