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眼镜商品学刘福平第一节眼镜片1.眼镜片的光学属性是材料的基本属性，与常见到的各种光学现象相符合，主要为光线在镜片是那个的折射、反射、吸收、色散、散射以及衍射现象。（1）光的折射通过镜片的光线会在镜片的前后表面发生折射，产生偏离现象。光线的偏离幅度由材料的折射率和入射光线在镜片表面的入射角度决定。1）折射率。表示在两种介质中光束比值的物理量。任一介质多真空的折射率称为这种介质的绝对折射率，简称折射率。如透明截止的折射率是光线在真空中的速度C与在介质中的速度V的比值，折射率N=C/V该比值没有单位并且总是大于1。折射率反映介质的折射能力，折射率越高，从空气进入该介质的光束偏离的越多。同一介质对不同波长的光，具有不同的折射率。光在玻璃介质内，折射率随波长减小而增大。（2）光的色散。光在介质中的传播速度或折射率随波长而改变，称为色散。光线折射率变化会使白光根据不同的折射产生色散现象。一般情况下，物质存在一个吸收带，光不能通过，无法测折射率，光的色散在这一区域的表现被称为反常色散。材料的色散能力可以由阿贝系数描述。尽管所有镜片都存在色散，但在镜片中心，色散可以被忽略，只有在用高色散材料制造的镜片边缘，才能察觉到带有彩色条纹的色散现象。2.光的反射（1）反射定律。光在镜片表面产生折射的同时，也会产生反射现象（2）反射率。指反射光强度与入射强度的比值。不同材料的表面具有不同的反射率，其树脂多以百分数表示。同一材料对不同波长的光可以有不同的反射率，这种现象被称为选择反射。此外，反射率还与材料周围介质及入射角有关，镜片材料的折射率越高，光的反射率越大。R=(n-1)2/(n+1)2（3）光的透射镜片的光透射指光线通过镜片而没有被反射和吸收的光的总量。光学玻璃镜片的光投射比可达72%。光学树脂片的光透射比可达到92%。若在镜片表面镀上多层减反射膜层，镜片的光透射比达99%。（4）光的吸收光辐射或能量的吸收，分为表面吸收和内部吸收。1.表面吸收。指透射到截至表面的光辐射，除去反射外，被表面吸收，转变为其他形式的能量。2.内部吸收。指光能量在介质中沿某一方向传播时，随入射深度逐渐被介质吸收的现象。光吸收现象会减少镜片的光透射比。镜片的光吸收通常指材料内部的光线吸收。3.光的吸收与波长的关系。普遍吸收是指吸收系数与波长无关，吸收后改变所有成分的光强。选择吸收是指吸收系数与波长有关，只强烈吸收某些波长的光。5.光的散射和衍射（1）光的散射。光束在介质中前进时，部分光线偏离原来方向而分散传播的现象，称为光的散射。当镜片表面被污染或有划痕时会产生散射，合格镜片内部的散射比较小。光的散射包括悬浮质点的散射分子散射。悬浮质点的散射是由于介质中存在其他物质的微粒。分子散射是指光通过纯净物质时由于组成该物质的分子密度不均匀而被散射的现象，如高空大气对日光的散射临界乳光现象光在液体表面的散射等。（2）光的衍射。衍射是当光波在传播过程中经过障碍物边缘或空隙时发生展衍现象。如光通过小孔时，在孔后的屏上出现一个亮斑，其周缘的亮度向外逐渐减弱，仔细观察时，还可看到在此区域内有一些明暗相间的条纹。在视光学里，衍射现象应引起重视，因为衍射会使镜片表面异常干扰。2.眼镜片的物理属性（1）机械性质通常反映固体材料的特性，他规定了材料的质量、体积和尺寸，以及材料对变形和冲击的抵抗能力，如密度、硬度、弹性系数、抗冲击性。（2）热性质描述了材料的变化状态以及温度影响下的特性，主要包括热传导系数、比热、线性膨胀系数、熔点、沸点、镜片的应力温度。（3）电性质是指材料电磁波和电效应。3.眼镜片的化学性质属性反映镜片材料对于化学物质的反应特性，如化学稳定性，耐酸碱、有机溶剂的性能，耐辐射化学作用的性能，极端条件下材料的反应特性等。（1）化学稳定性是指材料受温度、湿度、酸、碱、盐等影响时，是否产生化学变化。（2）耐酸碱有机溶剂。（3）耐辐射化学作用的性能是指材料是否受辐射作用会产生化学变化，一般指红外线可见光及紫外线的光化作用，如树脂镜片长期经紫外线照射后会发黄。（4）极端条件下材料的反应特性是指极端条件下，是否有燃烧和爆炸现象。二，眼镜片的分类1.玻璃是非常特殊的不定型材料，没有固定的化学结构，因而没有确切的熔点。在常温下呈固态，坚硬但易碎，在高温下具有黏性。随着温度的上升，玻璃材料会变软黏性增加，并逐渐由固体变为液体，这种逐渐变化的特征性意味着玻璃在高温时可以被加工和铸型。玻璃材料制成的镜片具有良好的光学性能。（1）普通玻璃材料1）光学白片。镜片的组Na2O-CaO-SiO2系统。其折射率nd=1.523，色散系数V=57～59.5，可见光透过率大于91%，化学稳定性和热稳定性较好。若配方中加入部分CeO2，则可以吸收紫外线。我国生产的UV白片就属于吸收紫外线的白片。若CeO2加入太多，玻璃会变的浅黄色。在加入CeO2的同时加入少量二氧化钛，能吸收300nm以下的紫外线。2)克罗克赛脱镜片。克罗赛脱镜片是在普通光学玻璃配方中加入部分氧化晒有时还加入少量氧化锰和氧化铈等着色剂而制成的，呈现淡粉红色，可以很好地吸收360nm以下的紫外线，光透射比可达90%以上。3）克罗克斯片。它是以鈉钙硅酸盐或冕牌玻璃为基础，再加入少量氧化鈰和氧化钕等稀土氧化物着色形成。当被含有蓝紫光较多的太阳光或荧光灯照射时，玻璃呈强紫色，用短波较少的白白炽灯照射时呈绛红色，这种现象叫玻璃的双色效应。克罗克斯片能吸收全部345nm以下的紫外线，在580nm处有显著的吸收峰。(2)高折射率玻璃镜片材料可以制造超薄的眼镜片，一般有淡红色和白色两种，折射率一般在1.60以上。高折射率玻璃材料主要是在玻璃中加入新的化学元素，在提高材料折射率的同时又保持低色散。含钛元素的镜片，其折射率为1.7，阿贝数为41；含镧元素的镜片，折射率为1.8，阿贝数为34；含铌元素的镜片，折射率为1.9，阿贝数为30.虽然采用这些材料所制造的镜片越来越薄，但是却没有减少镜片的质量，这是因为随着折射率的增加，材料密度也随之增加，这样就抵消了因为镜片变薄而减轻的质量。（3）着色玻璃材料在玻璃材料中混合加入一些具有特殊吸收性质的金属盐后会表现出着色的效果，如加镍钴（紫色）、钴和铜（蓝色）、鉻（绿色）、铁（蓝色）、镉（黄色）、锰（棕色）、铜和硒（红色）等。这些着色镜片材料主要应用于大规模生产平光太阳镜片或防护镜片。一些具有特殊过滤性质的浅色材料也被用于生产屈光矫正镜片，但对这种镜片材料的需求不多，主要原因是近视或远视镜片的中心厚度与边缘厚度不同，从而使镜片的颜色深浅不一致，屈光度越高，颜色差异就越明显。（4）玻璃光致变色材料是在玻璃材料中加入氯化银晶体，在紫外线辐射下起化学反应，使镜片的颜色变深；在没有光线的条件下，氯化银呈离子态，因银离子是透明的所以镜片也是透明的。对一般的光致变色玻璃，变色同时也受到温度的影响，在光照度不变时，周围温度高则颜色变淡，周围温度低则颜色越深。这两个过程是可逆的，而且在较长时期存在。玻璃光致材料大多是灰色和棕色的，俗称灰边和茶变，其他的颜色也可以通过专门的工艺达到。（5）天然水晶材料水晶又名压电石英、光学石英、水玉，是一种透明的晶体矿物质，其主要成分是二氧化硅，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、蓝石英等。水晶的主要物理化学性能如下：硬度为7，比普通玻璃硬；密度为2.653-2.660g/cm3，折射率Ne=1.553;具有双折射和旋光性，导热性能差，热膨胀系数小。由于天然水晶密度不均匀，有杂质、条纹、气泡、双折射现象，紫外线及红外线的透过率比较高，因此，不是镜片材料的最佳选择。2.光学树脂介质材料有机材料一般指光学树脂介质材料，具有密度小、抗冲击、易加工、有良好的光透射比、受热易变形、耐磨性较差等特点，依加热性质分为两大类：热固性材料与热塑性材料。热固性材料具有加热后硬化的性质，受热不会变形，眼镜片大部分以热固性材料为主，如ADC材料。1）CR39材料。CR39的主要化学成分分为丙烯基二甘醇碳酸酯（ADC）是应用最广泛的普通树脂镜片的材料。CR39于20世纪40年代被美国化学家发现。是美国空军所研制的一系列聚合物中的第39号材料，因此被称为CR39。他是一种热固性材料，单体呈液态，在加热和加入催化剂的条件下聚合固化而成。作为化学镜片，CR39的折射率为1.498，密度为1.32g/cm3，色散系数为57.8，抗冲击，光透射比为92%，可以进行染色和镀膜处理，也非常适用于非球面镜片的生产。2）中高折射ADC材料。大部分的中折射率和高折射率材料都是经改性后的ADC热固性材料，其镜片制造工艺与CR39大体一致，也可染色和进行各种系统的表面镀膜处理。镜片更轻更薄，密度与CR39相近，但色散较大。（2）热塑性材料具有加热后软化的性质，尤其适合热塑和注塑，PMMA和聚碳酸酯PC就是这种材料。1)聚甲基丙烯酸。俗称有机玻璃，是一种热塑性材料。折射率为1.491，色散系数为57.6，光透射比在92%以上，密度为1.19g/cm3，耐老化性能较好，受热易变形，耐磨性对紫外线吸收作用比较差。2）PC镜片为聚碳酸酯树脂镜片，是直线无定型结构的热塑聚合体。该材料抗冲击性能强，加厚后俗称为防弹玻璃，耐磨，折射率为1.587，光透射比也可达85%-90%，非常轻密度为1.20g/cm3，也很薄，能阻止380nm以下的紫外线，耐高温。PC镜片对盐溶液无机烯酸弱碱具有高度的稳定性，也能耐脂肪环族烃类、脂肪烃类、高级醇类和油脂类物质的作用，但对溶碱不稳定，甲醇和多数有机溶剂能使其溶胀。3）聚苯乙烯（PS）。PS是一种透明的热塑性材料，光透射比为75%-88%，折射率为1.57，阿贝数为30.8，尺寸稳定性好，着色好，以加工，表面有金属光泽，但机械性能较差，不耐热，易碎。PS镜片的化学稳定性受到环境温度的影响较大，耐腐蚀，但不耐氧化性酸和氧化剂等，在芳香族化合物、脂类、氯苯、氯仿等有机溶剂中会溶解。4）苯乙烯一丙烯酸酯共聚物（AS或AN）。AS是一种改性的聚苯乙烯，光透射比为80%-885,折射率为1.561，阿贝数为35.AS能耐石油、矿物油、浓碱、烯酸及盐的水溶解，但不耐脂、酮、芳烃、氯化烃及氧化性浓酸。5）苯乙烯一丙烯酸酯共聚物(NAS)）。NAS是用70%的苯乙烯和30%的丙烯酸酯共聚物而成，化学稳定性、耐水性、耐油性均较好，耐磨性、韧性和冲击强度高于PS，透明性比AS更好，是一种重要的光学镜片材料。三：眼镜片材料的处理1.镜片表面加膜处理光学眼镜片的加膜处理主要有加耐磨损膜、多层减反射膜、顶膜、复合膜。此外，为了某些特殊需要，眼镜片的加膜处理还有加反射膜、分光膜、滤光膜、偏振膜，而阻止另一方面的光线通过。对于有机镜片而言，常用的表面加膜处理应该是包括耐磨损膜、多层减反射膜和顶膜抗污膜的复合膜。通常耐磨损膜镀层最厚，为3-5μm；多层减反射膜的厚度为0.3μm；顶膜抗污膜镀层最薄，为0.005-0.01μm。（1）镜片表面耐磨损膜处理镜片表面耐磨损膜处理，是为了提高镜片表面的耐磨损性能。现在常用的镜片耐磨损膜处理是采用浸泡法，即镜片经过多道清洗后，镜片材料浸在涂膜液中，再以恒定的速度从涂膜液中提升出来，从而在镜片材料表面形成涂抹层。提起后在100℃左右的烘箱中聚合4-5h，涂层厚为3-5μm。涂抹层的厚度与涂膜液的黏度提升速度和密度有关。几种用于有机材料镜片的耐磨损膜材料为：μ1）用石英材料形成一层非常硬的耐磨损膜。这种工艺由于其热胀系数与基片材料的不匹配，很容易导致脱模和膜层脆裂，因此耐磨损效果不理想。2）一种硬度较高变形较小且不易脆裂的材料镀在有机镜片表面，改善有机镜片基片的硬度。3）将硬度介于减反射膜和镜片基片之间摩擦因素低且不易脆裂的抗磨损材料，镀在有机镜片表面，两者之间有了这层抗磨损膜层，使镜片在受到沙砾摩擦时能起缓冲作用，不容易产生和划痕，改善了有机镜片基片硬度和减反射膜层硬度的差别引起的耐磨性问题。4)将既含有有机基质又含有包括硅元素的