眼鏡片是眼鏡的重要組成部分之一,眼鏡要(yào)實現它所具有的各個功能,均是通過(guò)眼鏡片來完成。例(lì)如,普通眼鏡要依(yī)靠鏡片來矯正各種屈(qū)光不正和老視;保護眼鏡要通過鏡片來遮風、擋光和安全防護等,可以說沒有無鏡片的(de)眼鏡,而有無鏡(jìng)架的眼(yǎn)鏡。
現代的眼鏡片是一組非(fēi)常複雜的光學係統,它是(shì)多(duō)種材料和膜層的組合體,具有一(yī)定的特性。眼鏡片材料作為鏡片的(de)重要組成部分之(zhī)一,其作用(yòng)不僅僅是參與了鏡(jìng)片的矯正功能,而且它還是鏡片係統鍍膜處理的基礎,鏡片的材料與所鍍(dù)的(de)膜層是密切相關的。眼鏡學的研究目的就是要通過配戴(dài)矯正鏡(jìng)片使屈光(guāng)不正的眼睛視物清晰,所以在選用鏡片材(cái)料時,需要考慮影(yǐng)響鏡片屈光作用的因素。
一、影響眼鏡片屈光作(zuò)用的主要因素
1、幾何特性
鏡片的幾何特性主要包括鏡片的曲率半(bàn)徑和表麵形狀(zhuàng)。
2、物(wù)理化(huà)學特(tè)性
鏡片的物(wù)理化學特(tè)性主要包括鏡片(piàn)的折射率、阿貝係數等。眼鏡學的(de)研究與發展就是要對以上影響(xiǎng)因素合理地設計、很好地控製,以便不斷地完善眼鏡(jìng)片的光學矯正效(xiào)果。
二、眼鏡片的主要特性
眼鏡片的主要特性有光(guāng)學性質、機械和熱性質、電性質和化學性質。
(一)光學性質
光學性質是指計算屈光(guāng)作用和控(kòng)製光學性能的特性。
(二)機械和熱性質
機械和熱性(xìng)質是指鏡片形(xíng)狀及抗(kàng)變形能力的特性。
(三)電性質
電性質是指(zhǐ)材料的電磁波和電效應的特性。
(四)化學性質
化學性質是指通過外界所接觸的化學物質了(le)解材料的相應變化的特性。
三、眼鏡片(piàn)的光學性質
光學(xué)性質是材料的基本性質。材料的光學性質與眼鏡片(piàn)在日常(cháng)生活中所碰(pèng)到的各種光學現象相符(fú)合,主要有光線在眼鏡片兩個表麵的折射、反(fǎn)射、鏡(jìng)片本身的吸收以及(jí)散(sàn)射現象(xiàng)和(hé)衍射現象。光線經過鏡(jìng)片(piàn)的表麵發(fā)生折射時將遵循折射定律。
(一)折射率
折射率是反映鏡片材料折射能力的一個參數。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,鏡片厚度越(yuè)小,鏡片的重量越輕。
(二)色散係數
色散現象是指(zhǐ)由於不同顏(yán)色的光線,波長不同,折射率也(yě)不同(tóng),當白色光線被折射後,所產生的顏色像差即為色散現象。材料的色散能力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,表示該材料的色散越小。通常情況下,眼鏡片(piàn)材料的阿貝數為30-60。一般眼鏡片的折射率越高,色散越大,阿貝數就越低。
盡(jìn)管所(suǒ)有眼鏡片都存在色散,但是在鏡片的中心這個因素可以被忽略。隻有高色散材料製造的鏡片周邊部容易出現色散現象,例如離光軸比較遠的鏡片邊(biān)緣(yuán)有(yǒu)彩色條紋。光在鏡片(piàn)表麵產生折射的同時,也會產生(shēng)反(fǎn)射。光線經過鏡片(piàn)的表麵發生反射時(shí)也將遵循反射定(dìng)律(lǜ)。光的反射對(duì)眼鏡片的(de)成像有一定的影(yǐng)響,例如影響鏡片的清晰度,使其透(tòu)光性能下降;鏡片的表麵會產生幹擾性反射光,即形成虛像;眩光等。通常情況下,鏡片材料的折(shé)射率越高,因反射所損失的(de)光就越多。當然,在鏡片表麵鍍增透(tòu)膜、鍍多層減反射膜將會得到改(gǎi)善。
(三)光(guāng)的吸收
眼鏡片光的吸收通常(cháng)是指鏡片材料內部對光線的吸(xī)收,其表示方式為(wéi)鏡片前後表麵對光線(xiàn)吸收(shōu)的百分比。例如,30%的(de)光線吸收表示有30%的光通量(liàng)在鏡片內(nèi)部(bù)的(de)減少。材料的光吸收遵循郎伯定律(Lambert'sLaw),該定律表明光吸收是隨著鏡片厚度的變化呈指(zhǐ)數性(xìng)的變化。鏡片材(cái)料對光的吸收會減少光透過率,對於(yú)普(pǔ)通鏡片來說,這部(bù)分光的損失可以忽略,但如果鏡片為有色鏡片,如染色(sè)鏡片、變(biàn)色鏡片等,光的吸收量會(huì)很大,這就(jiù)要求光的吸收量要符合我們的設計要求。
(四)光的散射
散射是指光在各個方向上(shàng)被散播的一種現象。其一般在固體的表麵或透明材料的內部產生。理論上(shàng)來講,眼鏡片表麵沒有散射發生,因為鏡片經(jīng)過拋光等工藝過程表麵相當光滑,消除了這(zhè)種現象。對於合格的眼鏡片來說,鏡片內部的散射也是非常有(yǒu)限的,通(tōng)常(cháng)可以忽略不計。
但是對於以下(xià)情況,光的散(sàn)射現象就(jiù)會影響到鏡片的光學成像。例如,當(dāng)鏡片(piàn)因外界汙染而被弄髒或者是因油汙等而模糊不清時(shí),鏡片表麵呈現不(bú)光滑,會產生(shēng)光的散射而影響光學成像,必須加以(yǐ)考慮。此外,如果鏡片內部質(zhì)量欠(qiàn)佳,則會在鏡片內產生散射光線,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
衍射是指(zhǐ)當光波在行進中(zhōng)遇到小的障礙而改變行進方向的一種現象。在眼鏡的使用中,衍射現象是必須要引起高度重(chóng)視的。因為如果眼鏡使用不當或者是(shì)在鏡片的表麵有磨損時,便會產生衍射現象,這樣就會對(duì)鏡片的成像產生(shēng)異常幹擾。
四、機(jī)械性質
機械性質通(tōng)常是反映固體材(cái)料的(de)特性,它(tā)規定了(le)材料的質量、體(tǐ)積和尺(chǐ)寸(cùn)以及材料對(duì)變形和衝擊的抵(dǐ)抗力。我們(men)常見的反映(yìng)鏡片的機械性質有密度、硬度、彈性模量、抗衝擊性和(hé)抗斷開點等。
(一)密(mì)度
密度是指物質的質量與體積的比值。該量沒有單位,它是在標準條件下對固體的一個(gè)參考標準。
(二)硬度
硬度是指(zhǐ)達(dá)到一定變性時所(suǒ)必須的力。硬度是衡量眼鏡片質量檔次的重要因素之一(yī),不同硬度的鏡片材料有不同的加工方法和技(jì)術要求。
(三)彈性(xìng)模量
彈性模量是指出現壓力和(hé)排除壓力後恢複最初(chū)形狀時產生的相(xiàng)應變形之間的比率,通常是指高(gāo)度或體積的比(bǐ)率
(四)抗衝(chōng)擊性(xìng)
抗衝擊性是眼鏡片材料所必須要求的機械(xiè)性質之一。抗衝擊性的測試方法常采用由(yóu)美國食品和藥物管理機構(FDA)規定的一項落球(qiú)測試來表示。落球測試的具體方法為(wéi):使用一個16克的鋼球,從1.27米的高度對準鏡片中心落下,若鏡片不發生損壞,則其(qí)抗衝擊(jī)性性能好,否(fǒu)則抗衝擊性性能差。
(五)抗(kàng)斷開點
抗(kàng)斷開點也是眼鏡片材料所必(bì)須要求的機械性質之一。
抗斷(duàn)開點的測試方法采用(yòng)由歐洲標準化委員會製定的“CEN靜態(tài)變形(xíng)測試”的方(fāng)法。該測試的具體方法為:在一個恒定的速(sù)度下,對被測鏡片逐漸增加壓力,直(zhí)至達到(dào)100牛頓,若鏡片不發生損壞,則其抗斷開點性能好;若材料變形超過4.5mm,則其(qí)抗斷開點性能偏差(chà);若鏡片發生損壞,則其抗斷開點性能差。
五、熱性質
熱性質是指在溫度的(de)影(yǐng)響下(xià)鏡片材料的變化狀態。熱(rè)性質主要包括(kuò)熱導率、比(bǐ)熱(rè)容、線(xiàn)性膨脹係數、熔點、沸點、鏡片的應力溫度等。
六、電性質
電性質表示材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考慮。通常鏡片材料在製造時需要考慮以下(xià)兩個參數,介電強度和預定頻率(lǜ)下的介電損耗係數。
七、化學性質
化學性質是指在眼鏡片的製造和日常(cháng)使用中,鏡片(piàn)材料對(duì)於化學物質的反映特性,或者是(shì)在某些極端條件下鏡片材料的(de)反映特性。例如,加速老化實(shí)驗是為了測試材(cái)料的可靠度,測試時通常使(shǐ)用冷水、熱水、酸類(lèi)以及各種有機溶劑。