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一、光致变色现象
光致变色现象是通过改变镜片材料的光线吸收属性，使镜片吸收能量时因密度改变而发生的一种化学反应。它的基本原理是使光致变色材料在紫外线辐射的影响下颜色变深，紫外线辐射消失后恢复无色状态；同时会在周围高温的影响下颜色变淡，这两个过程是可逆的。这一现象是通过激活材料中混合的光致变色材料分子来完成的。
1.光致变色材料 早期玻璃变色镜片采用的光致变色材料是银卤素。当卤化银应用于镜片材料时，在紫外线及深紫色光源下，卤化银会被分解成自由的银原子及卤素；当上述光源及射线消失时，银原子及卤素又会再度结合成卤化银。卤化银未被分解时几乎为透明，被化学分解后镜片呈深色。这分解与再合成的过程是可逆的化学循环。一般在经过30 000次左右的循环后即会失去变色效应。
对于制造光致变色镜片(简称变色片)，制造商考虑的主要条件是：
(1)镜片变深及褪色的程度；
(2)变色速率。
2.变深/褪色 在完全光照条件下，光致变色材料从一个很少量的残留底色开始(透光率约90%，可以满足大部分人正常的室内视力)，然后根据各自的合成物，变化至不同程度的深色。
入射镜片的辐射类型和周围的温度是影响镜片变深程度的两个复杂因素。大部分变深效果是由于紫外线的影响，而不是可见光，并且随温度改变而表现不同。热度会引起光致变色材料漂白，因此在夏天，变深效果往往减弱。镜片制造商也一直致力于解决这一矛盾，近几年来研制出的光致变色材料已经能够减少对温度依赖性。
3.变色速率
(1)变深速率：颜色变深速率主要取决于镜片材料的光学密度，通常从数秒至数分钟内就会从最大的透光率降至为最小透光率。
(2)褪色速率：褪色速率取决于镜片的组成成分以及在制造变色时的热处理。同样它也要花数秒至数分钟从最小的透光率升至为最大透光率。
光致变色材料变深及褪色的速率非常重要。现在的产品变色非常快，但是镜片变色过快并非好事，甚至可能带来危险。开车用的镜片如果是即刻变色的，则不理想。我们的眼睛需要几秒钟的时间去完全适应光照条件的变化，若镜片变深的时间与眼睛适应光照变化的时间相接近的话，则是理想的配比。镜片漂白率或者褪色率也同样重要，进入室内的戴镜者不会希望镜片褪色到舒适状态的时间太久。任何变色镜片应该能够在几秒内褪色回到60%~70%的透光率，在约15~20 min达到85%的透光率。
4.温度 温度影响光学密度.以及速率的改变。在颜色变深的过程中，较高温度的热处理下会有较高的透光率，反之较低温度的热处理下则会有较低的透光率。褪色速率的加速可凭借额外的热或者在比使暴晒的镜片颜色加深的波长更长的光波下。变色镜片通常在紫外线及紫光下透光率较低，而在红光及红外线下有较高的透光率。
二、玻璃光致变色镜片
1962年出现了第一代玻璃光致变色材料，此后性能不断得到改良。其主要是在玻璃材料中加入了卤化银。
玻璃光致变色镜片对于高屈光力镜片会产生负面影响。镜片越厚，透光率越低。当镜片的厚度不同时，变色片的颜色浓度也随之不同——高度负镜片边缘较中心厚，则颜色的密度因此也在边缘处增加。颜色的高密度非常容易识别，高屈光力导致中心色浅现象，而有非常深的周边色带。对正镜片的影响正好相反，中间区域颜色非常深，而周边色浅。
颜色的这种差异不仅造成了非常糟糕的镜片外观，而且也给戴镜者带来视觉问题。高度近视者依旧存在眩光问题，因为镜片中央区非常暗淡，而高度远视者会发现镜片中央区看出去太深而受干扰。
三、树脂光致变色镜片
第一代树脂光致变色材料大约出现在1986年，但是直到90年代才真正得以普及。树脂变色片的光致变色效果是在镜片材料中加入了感光的混合物而获得的。在特殊波段的紫外线辐射作用下，这些感光物质的结构发生变化，改变了材料的吸收能力。这些混合物与材料的结合主要有两种方法：在聚合前与液态单体混合，或在聚合后渗入材料中。树脂变色片一般同时采用几种光致变色物质，在制造中使这些不同的变色效果结合起来，使镜片变色迅速，而且不完全受温度的影响。
1993年推出的树脂变色片，在制造工艺上采用了渗透法。这种变色片采用树脂材料作片基，用渗透法在镜片的凸面渗透入一层光致变色材料，然后再镀上耐磨损膜，起保护和耐磨作用。这项工艺技术可以使镜片的变色不会因屈光力高而出现镜片中央与周围深浅不一的情况，弥补了玻璃变色片的不足。
四、玻璃和树脂光致变色材料的主要区别
玻璃和树脂光致变色材料之间的主要区别在于制造工艺。玻璃变色片是将光致变色材料与玻璃材料一起混合溶解，通过镜片毛胚制造；而树脂变色片引入光致变色材料的方法，主要有镀膜和表面渗透两种。最理想的方法是表面渗透法。制造过程中，光致变色材料可被精确控制渗透入镜片前表面100~150μm。渗透的均匀性将决定镜片的最终性能。“表层”渗透应用于任何一种屈光力镜片，都同样表现为均匀的变色效果，不会出现玻璃光致变色镜片的变色不均匀现象。
玻璃和树脂光致变色材料的另一个区别是两者老化后的表现不同。玻璃变色片老化后镜片底色往往会加深，而树脂光致变色材料老化后变色深度往往会变浅。
树脂光致变色镜片可以进行染色处理，与相同材料的树脂镜片的染色工艺相似。染色不会破坏光致变色的性能，但是因为染色改变了镜片的底色，可能会导致变色颜色的改变。
五、光致变色镜片与减反射膜
变色片的透光率因镜片颜色变深后会降低，但镜片表面的反射光依然存在，这样由镜片凹面的反射光和镜片前后表面的内反射所产生的“鬼影”和眩光依旧会干扰视觉，影响戴镜者视物的清晰度和舒适性。因此，镀有减反射膜的光致变色镜片相比不镀减反射膜而言，可以提高戴镜者的舒适性。
思考题
1.阿贝数的定义。
2.眼镜片材料的种类及其优缺点。
3.非球面镜片的定义。
4.色差的定义。
5.镜片复合膜的种类及其好处。
6.光致变色镜片的变色原理。
7.计算折射率为1.7的镜片材料的反射率。 |
