眼镜片的材质与性能共13页.docx

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眼镜片的材质与性能共13页

眼镜片的材质与性能

· 对矫正视力眼镜片材料的几点要求

1、折射率

  ——镜片材料的重要光学怀质指标，指光在真空中速度与在介质中速度之比，实际可理解为光在透明材料中传播速度的降低。

 * 目前制造镜片的材料n一般在1.40∽1.90之间.

2、色散系数

  ——又称阿贝数，色散是指透光物的折射率随光波长的改变而改变的变化率。

 * 色散系数是光学设计中消除色差经常使用的参数，是光学材料的重要性质之一。

色散系数与色散成反比，一般眼镜玻璃的色散系数为57∽59。

3、透光性能好

  ——所用眼镜要求可见光的透光率要高，以保证视觉清晰明亮。

4、能吸收有害射线

  ——能吸收对眼睛造成伤害的紫外线和红外线

5、化学稳定性好

  ——对水、各种气体、酸、碱、盐等的水溶液和蒸汽，要有耐蚀能力，否则，镜片成份与粗糙度将发生变化而影响镜片的正常使用和寿命。

6、具有一定的机械强度

  ——机械强度好，加工和使用过程中不易破碎，硬度越大越好，否则，硬度小时表面易划份和磨毛，使镜片的透光率下降，影响使用。

7、要有好的热稳定性

  ——热稳定性，指光学材料在剧烈温度的变化下物化性能不变，只有较好的热稳定性才能保证镜片在加工和使用过程中的耐久性。

· 玻璃镜片

一、光学白片

   ——也称白托力克片、光白片、化学稳定性和热稳定性较好，配方中加入部分氧化铈则可以吸收紫外线，若同时再加入少量氧化钛，则能完全吸收300nm以下的紫外线，宜于配制室内常戴的老光片和近视片。

二、克罗克斯镜片

   ——由英国人克罗克斯于1914年研制成功而得名，又称克斯片，原料中再加入少量氧化铈和氧化铵等稀士氧化物着色的眼镜玻璃，太阳光或荧光灯照射时，呈浅紫色；白炽灯照射时玻璃呈绎红色，这种现象称为玻璃的双色效应，宜于配制常在室外戴用的近视球柱面镜片。

三、克罗赛脱镜片

   ——又称克罗克赛片，简称克赛片，配方中加入部分氧化硒及少量氧化锰和氧化铈等着色剂而制成，呈淡红色，可以很好吸收360mm以下的紫外线，透光率可达90%以上，宜于配制常在室外戴用的近视镜片。

四、光致变色片

   ——可随光照强弱而变色的镜片它是根据不同要求在普通光学玻璃中加入不同的光敏剂，如卤化银、钡酸银、卤化铜、卤化铬，变色后呈现不同的颜色，如灰色、茶灰色、茶色等。

1、变色机理

                           光线照射

 变色：

玻璃中卤化银分子        分解为银和卤素原子→银原子聚职一起→呈现浅黑色

 褪色：

玻璃是固体，光照中产生的卤素原子只能存在于银原子周围，当光照停止时立即可逆地恢复到原来卤化银状态而使镜片褪色。

  *

（1）生产变色片时加入少许氧化镉。

可以加快变色片的褪色速度。

（2）温度对可见光的透过率影响很大，在同样条件下，温度高变色浅，即可见光透过率大；温度低时还相反，变色深，可见光透过率小。

（3）这种眼镜特别适合于在室外成雪地工作人员配戴，即可矫正视力，又可保护眼镜免受强光刺激，防止紫外线和红外线对眼睛造成伤害。

2、光致变色镜片的种类

（1）灰色变色镜片

    ——分变浅灰、中灰、深灰和黑灰多种（原始透光率85%，光照后下降到25%∽40%）

   作用：

戴上去很舒服，特别适合于患有青光眼、电光炎、角膜炎和老年人见光流泪等眼病患者配戴，可吸收300nm∽380nm的紫外线。

（2）浅黄、橙黄色变色镜片

    ——加入不同化学材料熔制，经过热处理形成由浅黄到橙黄的变色镜片。

   作用：

能吸收450nm以下的紫外线，最适合于长时间在室外工作配戴，也适用于视网膜患者配戴。

（3）防视网膜褪化变色眼镜

         锥体细胞——分布中部（聚集于黄斑部），产生明视觉，区分颜色，

视网膜               浓度，识别细微物

         杆体细胞——分布周边，产生夜视觉，只识别灰色的明暗。

*杆细胞较锥细胞褪化快

褪化原因：

强光照射和强光的急剧变化以及视网膜色素的沉积。

根据以上情况研究发明两种变色玻璃

a、第一种适用于患白内障而摘除晶体和光致视网膜炎患者配戴。

b、视网膜炎色素沉积症患者使用，示用UV照射，透光率为25%，受照变色，透光率小于10%。

（4）茶色变色镜

    ——无底色透明变茶色，有底色浅茶色变深茶色、茶色变灰色等。

镜片光线的原始透过率为85%左右，变色后透过率为30%左右。

（5）蓝色变色眼镜

    ——底色为纯正蓝色，在UV照射后变为深蓝色或蓝灰色。

   作用：

褪色速度快，能吸收380nm∽400nm的UV，戴镜可消除眼疲劳。

（6）渐变变色眼镜

    ——又叫梯度变色，光照后镜片从上到下呈现由深到浅的变色，透光率呈梯度分布，镜片由蓝色变色后呈梯度灰色。

   原理：

将镜片放在梯度温度炉内进行热处理，使镜片内的卤化银晶粒形成梯度分布，所以变色后呈梯度色。

 特点：

不但可进行梯度变色，且可变成山水花鸟，名人真迹等图案或文字，停止光照后颜色图颜自动消失。

（7）液晶变色眼镜

 特点：

变色速度极快，达到饱和变色状态只需千分之几秒，其颜色可迅速地适应外界强光的变化。

 作用：

特别适应于气焊、电焊、汽车驾驶员以及患有怕强光的青光眼患者配戴。

五、超薄眼镜片

            淡红色（超赛）  

超薄眼镜片                   n>1.60

                白 色（超白）

镜片屈光度与材质折射率和镜片的曲充半径的关系：

F=   

式中   F——镜片屈光度

       n——镜片折射率

       R——镜片曲率半径

显示：

采用同曲率半径模具磨镜片，n越大，镜片度数在，反之度数小。

如果磨同度数镜片，采用n大的超薄片时，则可采用较大的曲率半径；即镜片可以做得薄一些（近视指边缘厚，远视指中间厚）

六、镀膜眼镜片

1. 光线通过玻璃片被反射而损失的光线为8.4%，透过率约为91.6%。

被反射的光线被透镜表面聚焦后便防碍视野有碍美观，镜片镀膜抗反射膜就是为了解决这一问题。

2. 原理：

镀化学膜层，使从膜的前面和后面反射的反射光产生相位差，从而达到消光的目的。

3. 要求：

镀膜材料的折射率n2是镜片材料折射率n1平方根

符合冕牌玻璃镀膜材料的折射率为：

  n2 =―=1.234

*可得抗反射膜应是一种折射率较低的材料

4. 常用的几种镀膜材料

材料名称

名称符号

折射率

一氧化硅

SiO

2.0

二氧化硅

SiO2

1.45

硫化锌

Zns

2.35

氟化铅

PbF2

1.7

二氧化钛

TiO2

2.35

氟化镁

MgF2

1.38

   由表可得冕牌玻璃最好的镀膜材料是氟化镁和二氧化硅，较多应用的是MgF2，烘烤后与玻璃相近，起到加硬膜的效果。

   冕玻镀后反射光由4.3%减小到1.5%左右，n提高效果更好，火石玻璃可减小到1%左右。

 *如果镀上折射率比镜片大的材料，可增大光线的反射，如太阳镜，工业防护镜，

· 水晶镜片

一、成份：

水晶又名压电石英、光学石英、水玉。

化学组成为SiO2，是一种透明的晶体物质。

纯结水晶无色透明，因混入杂质或包裹体而形成各种变种，如烟水晶、墨晶、紫水晶、黄水晶、蓝石英、发晶、墨彩水晶等。

二、主要物化性能：

1、硬度为7，比普通玻璃硬，不易潮湿。

2、相对密度不均匀，具有双折射和旋光性。

3、能透过红外线和紫外线，除茶水晶可以吸收少部分紫外线。

4、导热性能差，热膨胀系数小。

5、化学稳定性好，常温下不溶于水、硫酸、盐酸、硝酸和碱中。

三、水晶在眼镜中的制造

玻璃出世之前主要采用水晶制造眼镜，用于制造眼镜的水晶大部分是无色水晶、烟水晶和紫水晶等。

由于人工制造的水晶纯度大，缺陷少，光学性能好，生产效率高，售价低，故大大替代了天然水晶。

人工制造的水晶一般是无色透明的，然后经过激光和X射线等处理后可变成茶色。

四、水晶晶片的弊端

过去认为，水晶眼镜可以养目，能清凉、去火、消炎、此说法是不科学的。

因为：

 1、水晶片可透过紫外线和红外线，使它入射对眼造成伤害

 2、水晶石的双折射作用，会产生重影，影响视线。

 3、水晶石中常有束状条纹和微小汽泡积聚，成半透明状，有碍视力

  *我们并不对水晶镜片持全部否定态度，它也有许多优点，即硬度大、耐磨、耐刮擦、耐磨蚀、经久耐用，天然水晶稀少，所以很多人以有一副天然好水晶眼镜为荣。

五、人造水晶和天然水晶的区别

人造水晶

天然水晶

1、水波纹不明显，人造波纹不自然，规律性好

水波纹明显，很自然，波纹无规律性

2、包裹体杂质等界限很分明，两块镜片上疵病很难完全一致

包裹体杂质等界限不分明，两块镜片上疵病很对称，因为从一块料上切下来

3、用物敲时音较闷

用物敲时音较脆

另一种方法是用应力仪鉴别水晶眼镜的真伪

· 光学树脂眼镜片

一、有机玻璃（简称PMMA）

 PMMA片有很好的光学性能，易加工，重量轻等优点。

所以在光学仪器，眼镜制造，航空和医疗等工业上应用很广。

它的缺点是耐热及耐磨性能比玻璃差；但经过表面处理和改性处理等措施，可大大提高其耐热和耐磨性能。

1.PMMA的光学性质

①光线透过率

    PMMA的光线透过率大于92%，优于其他透明塑料和普通玻璃

②PMMA的折射率

    PMMA的折射率n为1.49

2.PMMA的老化性能

   高分子材料在日光、大气、受力和周围介质作用下出现发黄、龟裂、变形、机械性能下降等现象，均称为老化现象，与其他有机材料相比。

该材料制成的镜片比重为玻璃片的1/2轻，硬度与光学性能不及玻璃片多用于现成镜。

二、CR—39

 美国PPG公司哥伦比亚化学分公司，研究出一种新型眼镜材料Columbia Resin是Columbia研究所第39次开发的树脂，所以把这种新材料简称为CR—39，属于一种热固性塑料。

 采用CR—39制的镜片有很多优点，如：

光学透明度好，造型美观，重量轻，抗冲强度大，不易打碎，耐磨擦，能抵抗好多溶液剂的浸蚀，耐酸咸，易染色，能阻止99%以上对人眼有害的蓝光和紫外线。

 现已生产出折射率为1.502、1.60、1.71的产品。

1、CR—39性能

   CR—39是一种热固性树脂，在热和催化剂或热与压力的作用下，发生化学变成透明的固体物质。

 这种固体材料重量轻，红旗是玻璃重量的一半。

在一般情况下，能经受住酸咸溶液和有机溶剂的浸蚀。

能吸收99%以上玻长为350nm以下UV，吸收8%∽10%玻长为780∽1100nm的红外线，在光学树脂中是密度比较大的一种，耐热性能比较好，耐磨性比玻璃差，但比P材料大。

   CR—39缺点是折射率较低，耐磨性较差。

2、镜片的染色

染色镜片有以下特点：

（1）根据需要可经染成各种颜色，还可以染成梯度色，即使镜片上部色深，向下逐渐变浅，这样可以挡住从上部射来的强光对眼的刺激，而不影响近视清晰度。

（2）染色时染料是从外部向内部渗入的，故从镜片各部分渗入染料是等量的，因此染色片色度深浅不受镜片厚薄的影响，所以不会出现镜片中心和边缘因厚度差别大而产生颜色深浅不一的现象。

（3）可吸收紫外线和蓝光（400∽500nm）的可见光），衰减可见光和部分红外线辐射。

3、几种常见的染色镜片

根据不同用途和要求，可将白片染成不同颜色。

常见的有黄色、桔色、绿色、褐色、士黄色、棕黄色和梯度色等。

这些镜片适用于驾驶员、飞行员、运动员、电视电脑工作以及野外工作者配戴。

这些染色镜片可以吸收99%以上的UV，