眼镜片的材质与性能.docx

1、眼镜片的材质与性能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1.401.90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5759。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

2、、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

3、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

4、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

5、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300nm380nm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

6、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380nm400nm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

7、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 n1.60 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

8、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SiO2.0二氧化硅SiO21.45硫化锌Zns2.35氟化铅PbF

9、21.7二氧化钛TiO22.35氟化镁MgF21.38 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

10、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

11、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

12、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 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 PMMA的折射率 PMMA的折射率n为1.492. 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、CR39美国PPG公司哥伦比亚化学分公司

13、，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CR39，属于一种热固性塑料。采用CR39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、 CR39性能 CR39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

14、为350nm以下UV，吸收8%10%玻长为7801100nm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。 CR39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（400500nm）的可见光），衰减可

15、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，蓝光透过率小于2%，可见光衰减约为17%85%。4、 镜片的镀膜CR39镜片可以采用真空镀和化学镀两种方法进行镀膜。所镀的膜层有加硬耐磨膜、增透膜、憎水膜、热反射和光致变色膜等。无论采用哪一种镀膜方法，首先必须对镜片进行彻底清洗，否则镀的膜层会产生斑点、疵病、膜层不牢、严重地影响膜层质量。（1）化学镀膜化学镀膜工艺这种镀膜方法一般用来镀耐磨膜和

16、憎水膜，一般工艺流程如下： 镜片预处理咸液浸泡镜片冲洗镜片空气干燥 镀膜 成品检验最后固化检验预固化镀膜液配制* 镜片预处理用酸液洗涤，然后用水冲洗碱液浸泡用5%NaOH溶液在室温下浸泡510分钟并冲洗，再用热空气吹干；然后放入已配好的镀液中浸渍处理，经过预固化和最后固化，则成要求产品。 镀耐磨膜层 耐磨膜层液的配方很多，现以一种TS56硬膜为例加以说明。TS56是一种材料的商品名称，呈淡白色微混浊液体，这种镀液存放在室温时为一个月，在3时为二个月。涂镀时，镜片从镀液中取出的速度为2030cm/分钟；然后在室温（20）下干燥30分钟，最后在120下固化3小时，层可达23nm。 镀憎水膜在镜片表

17、面上涂上一层有机硅化合物，其中含有一种成份叫烷基，它是疏水的，和油性质一样不沾水，水会从镜面上呈球状滚掉，既使在下雨天，镜片也会保持原来的清晰度。涂憎水膜前，先将镜片进行清洁处理，然后采用喷雾法或浸渍法将憎水涂料喷到加热到100左右的镜片表面上然后进行熟化。* 熟化是让涂层与镜片表面反应的过程，使涂层能与镜片牢固结合在一起。（2）物理镀膜也称真空镀膜，一般用来镀增透膜、红外线反射膜、光致变色膜等。是采用在高真空度下，使要镀的材料气化沉积在镜片上的一种方法。镀时首先要预镀厚度约2um的底膜，这种底膜与镜片的附着性牢固，待镀上要镀膜时就可保证镀膜的密着性和牢固性。 CR39镀增透膜镀三层：第一层镀

18、二氧化锆，第二层镀二氧化硅，第三层镀前两者的混合物。底层预镀膜层为二氧化硅。所镀膜层牢固耐磨，可使光线反射率达0.5%以下，这种镀膜方法，完全适合于平光和各种屈光度镜片的镀膜。 镜片镀红外线反射膜首先镀铜（也可是铝或铬），然后再镀SiO（或SiO2）作为保护层。这就制成了可以反射红外线和紫外线，能让可见光透过的护目镜。 光致变色膜在净化处理过的CR39镜片上涂上混合剂化合物薄膜，然后用电子束气化掺有微量铁（镍）和钼的二氧化铁钼膜料于上层已涂的膜层上，在最外面再涂上一层透明树脂作为保护膜。这种涂膜CR39变色时间为70秒，褪色时间13秒，适用于一般室外护目镜片。5、 高折射CR39片CR39镜片

19、虽然有许多优点，但因折射率比光学玻璃低，所以镜片较厚。经研究，在原来原料中加入其它化合物或元素，或者由几种单体让其共聚，使CR39改性。例如：按重量比取20%的CR39单体，70%苯甲基丙烯酸酯和10%双酚A甲基丙烯酸酯进行共聚反应，其产物折射率n=1.556，其它性能指标均可达CR39的技术要求，用这种材料制成的镜片又轻又薄。三、聚苯乙烯（PS）镜片PS镜片也是一种透明的热塑性塑料，透明度虽比光学玻璃差，但折射率高（n=1.57），可以说是光学树脂中的“火石玻璃”。PS镜片的优点是：尺寸稳定性好、着色好、易加工，表面有金属光泽。PS镜片的缺点是：力学性能较差，易碎，不耐热（最高使用温度为60

20、75），但与其他单体共聚可使性能得到改善。四、聚碳酸酯（PC）镜片PC眼镜片是一种聚碳酸酯材料，一面世首先应用到航天飞机的观望窗上，以后又经过美国奥克莱公司20多年的研究开发，应用到了光学眼镜领域，所以这种PC镜片又叫太空片。PC镜片具有以下超级性能：1、超轻：直到现在为止，它是世界上最轻的镜片，比glass轻52%，比传统树脂片轻37%；2、超薄：比传统树脂薄26%，与折射率为1.6的传统超薄片厚度一样。3、超抗击性：抗冲击性能是普通安全树脂片的10倍，是玻璃片的60倍，是目前世界上最能耐抗冲击的镜片。* 这种材料加厚后俗称为防弹玻璃。4、防紫外线：能完全截止380nm以下的紫外线。5、PC

21、镜片也是最耐磨的一种树脂镜片。6、PC镜片的化学性能十分稳定：对盐溶液、稀酸、弱碱的作用具有高度的稳定性。PC镜片还可以改性和制成各种颜色，用来制作镜架。护目眼镜片一、辐射光线对眼睛的损伤（一）红外线对眼睛的损伤1、红外线的概念红外线是一种热辐射的电磁波，其波长在76040000nm之间。我们地球上自然界的红外线辐射源主要是太阳光，红外线约占太阳光的60%，可见光及紫外线仅占约40%。2、分类根据红外线辐射所能产生的效应，可以分为以下三类：（1）短波红外线波长在7601400nm之间；（2）中波红外线波长在14003000nm之间；（3）长波红外线波长在30004000nm之间；*有时将中波和

22、长波红外线统称为远红外线3、红外线对眼睛的损伤及症状红外线虽看不见，但有热的感觉，人若暴露于强大剂量红外线作用下，将会受到伤害；其伤害是热的燃烧作用。特别是眼部受到伤害更大。眼睛受到伤害后会形成远红外线白内障和视网膜病。不同波段的红外线会眼造成不同的损伤，具体表现在：（1）远红外线对眼的影响：只能透入组织深度0.5cm左右，但几乎完全被角膜、虹膜、房水和晶状体吸收。角膜、房水、虹膜色吸收红外线后转变为热能传导给晶状体，晶状体吸收后被损伤（其原理如同鸡蛋受热变成不透明状类似），其损伤结果叫红外线白内障或叫热内障。（2）近红外线对眼的影响可穿透组织38cm到达视网膜：在虹膜被虹膜色素吸收，在视网膜

23、被视网膜色素吸收。可见光及短波红外线经过屈光间质的屈折及聚集后，可产生很强的热能而使视网膜脉络膜烧伤。其症状表现为：最初眩光，相继眼前有黑影飘动，怕光、光幻觉及单色盲或双色盲（红、黄、蓝）；24小时后，飘动的黑影收缩，形成一个致密暗点，可持续几周、几个月甚至永远存在。同时因视网膜水肿以及后来出现的退行性变，还常出现视物变形现象。（二）紫外红对眼睛的伤害1、紫外线的分类及效应我们经常能接触的是由太阳光带来的紫外线，在射向地球表面所有光线中约有5%为紫外线，根据波长分为以下三种：UV-C 280nmUV-B 320280nmUV-A 380320nm（1）UV-C又称短波紫外线，由太阳向地球照射时

24、，可被地球外围大气层的臭氧所吸收；（2）UV-B和UV-A通过大气层时部分被吸收，部分照射到地面，能使皮肤呈赤斑，易引起角膜炎和皮肤癌。（3）UV-A能使皮肤晒黑，易患白内障。这一段的UV伤害力最强。UV-B和UV-A统称伤害性UV。2、紫外线的辐射光源 除阳光外，紫外线还包括各种会反射的情况，如：（1）自然光源：厚云层的阴天反射到地面、雪地、泥沙、水面、玻璃等反射光。（2）人造光源：水银灯、投射灯、摄影灯、复印机、制版机和电子荧幕等。实际伤害人体的大部分紫外线来自地球表面的反射光。紫外线强度在高山是在平地的200倍；在高山雪地是平地的1000倍；在海边是在户外的180倍。3、紫外线对人眼及人

25、体的伤害损伤晶状体的紫外线是长波紫外线，即波长为400320nm的紫外线主要被晶状体吸收掉；波长为320240nm的紫外线可使皮肤产生局部红斑；波长为300280nm的紫外线可使皮肤产生色素沉着。紫外线对感觉神经不直接刺激，所以虽受到了伤害，还不知道，也无症状，待412小时后症状才逐渐出现。一般症状有：眼部发痒、流泪、畏光、结膜肿胀、暗适应不佳。另外，使眼睛能产生以下病变：白内障、视网膜炎、眼球黄斑变色（即视力减弱）、电光性眼炎、日光性眼炎（雪盲）紫外线还有一个特性，就是对眼造成的伤害具有累积性，即某一定强度紫外线间歇照射，中间虽有间断，也能产生如同一次大照射产生的相效果。为什么老年人患白内障

26、人多呢？主要是由于人随年纪增长，眼部摄入紫外线量累积增加而造成。配戴合适的眼镜是预防紫外线对眼睛造成伤害的最有效、最简单的方法。（三）激光对眼睛的伤害激光与普通光线不同，是受激光发射的一种光。它的特点是：单色性、亮度高、方向性及相干性极好，；被广泛应用于医疗和通讯等科技领域。常用激光器产生的波长包括紫外线，可见光及红外线三个波段。眼的屈光介质和视网膜对光的透射和吸收不同，所以不同波长的激光对眼的伤害部位也不一样。一般规律是可见光和近红外波段激光损伤视网膜，对各部位的伤害程度随照射剂量增大加剧。激光射线对眼的作用有多种，但以热效为主。激光可以对人体造成损伤，但还可利用它来治病，如眼科的视网膜剥脱

27、症可用聚焦的激光来激固；准分子手术治疗眼屈光不正，也是采用激光治病一个例子。另外，治疗青光眼、玻璃体出血和一些皮肤科及妇科等治疗也采用激光。（四）X一射线X一射线一般指100010nm波长的射线。X光透射机广泛地应用在医疗和工业产品的检查上，眼睛受到X光照射后也会造成伤害，使眼患眼皮炎、结膜炎和白内障。（五）可见光中的强光所谓强光就是可见光谱中任何使眼睛不舒适的光亮，这种光也能对眼睛造成伤害。特别是皮肤特白的人，对这种强光更敏感。另外，在雪地、海滩等地，能强烈反射紫外线和强光，人更不易接受，特别是屈光不正患者，当未矫正时，更会出现畏光症，大部分经矫正屈光不正后，一般会好转。二、眼睛对辐射线的防

28、护避免辐射光对眼睛造成损伤，最有效和最常用的方法是配戴防护眼镜。所谓防护镜是一种滤光镜，可以改变透过光强和光谱。这种眼镜分二大类，一为吸收式，二为反射式。（一） 吸收式滤光镜1、制造原理这种镜片在制造时，在一般光学玻璃配主中再加入一些金属氧化物。这些金属氧化物能使玻璃对光线中某种波段的电磁波作选择性吸收，如铈和铁的氧分物能大量吸收紫外线。采用这种玻璃镜片可以减少某些波长通过镜片的量，减轻或防止对眼造成伤害。2、各种类型防护眼镜（1）遮阳眼镜又称太阳镜，可见光的透过率约为20%，对紫外线和红外线的吸收较好，用来制造遮阳和雪地工作防护眼镜。 颜色特性与光线吸收灰色：均衡吸收可见光谱，因此视物时只会变暗而不产生明显色差。 茶色：均衡吸收可见光谱，但吸收青、紫光较多一些，可以改善视觉对比度和清晰度。 绿色：均衡吸收可见光谱，但吸收红、青、紫色光较多一些，能最大限度增加到达眼睛的绿色光线，戴用后使人有凉爽舒适的感觉，适合容易眼疲劳的人使用。* 此三种为太阳镜最佳选用的三种颜色 黄色：这种色镜片几乎不减少可见光，但在多雾和黄昏时刻，黄色可以提高对比度，提供更准确的视像，故又称夜视镜。 浅蓝色：以吸收红光为主，观看暖色物体时有偏红的感觉。 粉红色：以吸收黄绿色光为主，透视物体有偏红感。（2）气