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1、2024年8月25日镜片材料特性镜片材料特性项目三项目三 镜片材料n n天然介质n n玻璃n n塑料n n古代有水晶能古代有水晶能“养颜明目养颜明目”的说法的说法n n实际：水晶的主要成分是二氧化硅（实际：水晶的主要成分是二氧化硅（SiO2SiO2），），n n优点：硬度高且不易受潮优点：硬度高且不易受潮n n缺点：缺点：n n水晶质地坚硬，脆性又大，不容易研磨，加工困水晶质地坚硬，脆性又大，不容易研磨，加工困难，产量又较低难，产量又较低n n紫外线及红外线的透过率较高紫外线及红外线的透过率较高n n天然水晶材料的中密度不均匀，含有条纹及气泡天然水晶材料的中密度不均匀，含有条纹及气泡等产生，会
2、形成双折射现象。等产生，会形成双折射现象。n n较平没有弯度较平没有弯度n n因此，无论从视力矫正或是保护眼睛亦或美观的因此，无论从视力矫正或是保护眼睛亦或美观的角度均不作推荐水晶镜片。角度均不作推荐水晶镜片。 镜镜 片片 材材 料料 常 见 类 型玻璃玻璃 - - 冕牌冕牌 ( (标准标准) ) - - 高折射率玻璃高折射率玻璃 ( (不同的不同的 n) n) - - 变色镜片变色镜片树脂树脂- - CR39(CR39(丙烯基二甘醇碳酸酯）丙烯基二甘醇碳酸酯） - - 高折射率高折射率 ( (不同的不同的 n)n) - - 聚碳酸酯镜片（聚碳酸酯镜片（PCPC片）片） - - 变色镜片变色镜
3、片 镜 片 材 料不同点:材料特性- 物理性质- 光学性质材料特征:特点n n物理性质物理性质n n密度密度 ( (重量重量) )n n硬度硬度n n抗冲击能力抗冲击能力n n材料的稳定性（抗化学物材料的稳定性（抗化学物质能力）质能力）n n光学性质光学性质n n折射率折射率n n色散系数色散系数n n通透性通透性n n光线的吸收光线的吸收材料特征: 特点n n表现表现n n重量重量/ /舒适度舒适度n n耐磨耐磨/ /镜片寿命镜片寿命n n破损破损/ /镜片寿命镜片寿命n n清洗剂的应用清洗剂的应用/ / 清洗清洗n n物理性质物理性质n n密度密度 ( (重量重量) )n n硬度硬度n n
4、抗冲击能力抗冲击能力n n材料的稳定性材料的稳定性材料特征: n n表现表现n n厚度厚度/ /曲率曲率/ /重量重量n n色差色差n n可见光透过率可见光透过率n n防紫外线和红外线防紫外线和红外线n n光学性质光学性质n n折射率折射率n n色散系数色散系数n n通透性通透性n n光线吸收光线吸收n n折射率是用波长587.6nm的黄色光为基准测得的，是决定镜片屈光度的常数之一。n n色散系数：衡量镜片成像清晰度的重要指标，通常用色散系数的倒数，亦称阿贝数来表示。阿贝数越大，色散就越小，反之，阿贝数越小，则色散就越大，其成像的清晰度就越差。n n透光率：视物清晰度的重要指标，无色光学玻璃对
5、可见光的透光率应在92%以上。透光率越高，视物就越清晰。 玻璃镜片的种类 眼镜片品种表眼镜片品种表 材料玻璃镜片树脂镜片水晶石镜片结构单光镜片多焦点镜片球镜、球柱镜、柱镜双光镜片、三光镜片、渐进多焦点镜片用途矫正视力用镜片护目镜片近视、远视、散光镜片、老视镜片、三棱镜镜片有色镜片、偏光镜片、UV吸收紫外线镜片、IR吸收红外线镜片玻 璃n n主要成分：二氧化硅主要成分：二氧化硅n n可见光透过率可见光透过率80%91.6%80%91.6%n n折射率折射率 n nn n冕牌玻璃：冕牌玻璃：1.5231.523n n火石玻璃：火石玻璃：1.61.91.61.9n n色散色散n n双折射双折射光 学
6、 白 片n n-也称白托片、白片、冕玻璃也称白托片、白片、冕玻璃n n基本成分：钠钙硅酸盐基本成分：钠钙硅酸盐n n特点：特点：n n无色透明、清析度高。无色透明、清析度高。n n透过率透过率91%92%91%92%n n吸收吸收300nm300nm以下的紫外线以下的紫外线n n透过率透过率:87%:87%n n可防可防346nm346nm以下的紫外线以下的紫外线, ,称称UVUV白片白片镜片材料冕牌玻璃 (n=1.523)n n优点:n n最耐磨的镜片材料最耐磨的镜片材料n n低的色散系数低的色散系数n n非常适合于变色镜片非常适合于变色镜片n n缺点:n n很重很重 ( (密度密度 2.5
7、22.52克克/ /立方厘米立方厘米) )n n低的抗冲击能力低的抗冲击能力克罗克斯片n n以冕玻璃的基础，加入稀土氧化物以冕玻璃的基础，加入稀土氧化物n n透过率透过率:87%:87%n n双色效应双色效应( (需要记住）需要记住）n n日光下日光下-淡蓝色淡蓝色n n白炽灯下白炽灯下-淡红色淡红色n n吸收吸收340nm340nm以下的紫外线、以下的紫外线、580nm580nm的黄光及部分的黄光及部分红外线红外线克 罗 克 赛 镜 片n n以冕玻璃的基础，加入以冕玻璃的基础，加入CeO2CeO2、MnO2MnO2n n日光下日光下-淡红色，也称红片淡红色，也称红片(需要记住）n n透过率透
8、过率88%88%n n可吸收可吸收350nm350nm以下的紫外线以下的紫外线镜 片 材 料高折射率玻璃 (n=1.60-1.80)n n在普通玻璃中增加氧化钛等金属化合物在普通玻璃中增加氧化钛等金属化合物n n色差和密度都增加色差和密度都增加 n n特点n n薄薄 （比同一屈光度镜片薄（比同一屈光度镜片薄1/31/3），适合高度近视），适合高度近视n n颜色颜色- -淡淡 红红 色色n n阿贝数低，色像差大，引起周边视力降低，线条弯曲，出现色彩阿贝数低，色像差大，引起周边视力降低，线条弯曲，出现色彩塑料镜片P M M An n又称：有机玻璃、亚克力、聚甲基丙烯酸甲脂又称：有机玻璃、亚克力、聚
9、甲基丙烯酸甲脂n n折射率折射率1.499 1.499 比重比重1.19 1.19 透过率透过率92%92%n n优点：比玻璃镜片轻优点：比玻璃镜片轻n n缺点：缺点：n n表面硬度不够，易划伤。表面硬度不够，易划伤。n n光学性能不及玻璃片光学性能不及玻璃片树脂镜片 CR-39n n聚丙烯基二甘醇碳酸脂n n折射率1.499 透过率92%n n热稳定性：2.00D2.00D，不宜配戴，不宜配戴n n高度远视或老视，中心变色效果低，不宜配戴高度远视或老视，中心变色效果低，不宜配戴n n高度近视，中心与边缘色差大，不宜配戴高度近视，中心与边缘色差大，不宜配戴变色影响因素n n紫外线紫外线n n温
10、度温度n n最近的变色情况最近的变色情况n n光线下的强度和时间光线下的强度和时间镜片变色存在记忆效果，并会逐渐降低变色能力，所以推荐同时更换双眼镜片！偏光镜片n n-具有只允许在某一方向上振动的光线通过的镜片（类似百叶窗的原理)n n使用目的：n n遮断某平面上反射的耀眼杂光遮断某平面上反射的耀眼杂光 n n注意：n n装镜架时，如出现内应力，会影响偏振效果装镜架时，如出现内应力，会影响偏振效果驾驶钓鱼驾驶钓鱼偏光镜片的鉴别（重要）n n单片（测试片，手机）n n双片（重叠）思考问题n n分辨变色片和偏振片和有色镜片？镜 片 材 料镜镜镜镜 片片片片 镀镀镀镀 膜膜膜膜镀 膜 镜 片染色抗冲
11、击膜加硬膜（耐磨损膜）减反射膜顶膜（憎水膜）Substrate染色顶膜顶膜抗反射膜抗反射膜加硬膜加硬膜底膜n n抗冲击膜处理以保持和增强其抗冲击性；n n加硬膜处理的目的是增加镜片表面的硬度，使其接近玻璃的硬度；n n减反射膜处理的目的是增加可见光的透光率和防紫外线的性能；n n顶膜处理，用来提高镜片表面防水防雾的能力等； n n（1 1）镜镜面面效效应应（“mirrormirror” effecteffect）：在在镜镜片片的的前前曲曲面面( (凸凸) )面面产产生生的的反反光光会会影影响响戴戴镜镜者者的的美美观观。光光线线通通过过镜镜片片的的前前后后表表面面时时，不不但但会会产产生生折折射
12、射，还还会会产产生生反反射射。这这种种在在镜镜片片前前表表面面产产生生的的反反射射光光会会使使别别人人看看戴戴镜镜者者眼眼睛睛时时，看看到到的的却却是是镜镜片片表表面面一一片片白白光光。拍拍照照时时，这这种种反反光光还还会会严严重重影影响响戴戴镜镜者的美观。者的美观。n n虚像虚像( (“鬼影鬼影”) )（ghost imageghost image）：镜片的前表面：镜片的前表面和后表面的不同曲率使镜片内部产生的反光会产和后表面的不同曲率使镜片内部产生的反光会产生鬼影现象，影响视物的清晰度和舒适性。生鬼影现象，影响视物的清晰度和舒适性。n n眼镜学理论认为镜片屈光力会使所视物体在戴镜眼镜学理论
13、认为镜片屈光力会使所视物体在戴镜者的远点形成一个清晰的像，也可以解释为所视者的远点形成一个清晰的像，也可以解释为所视物的光线通过镜片发生偏折并聚焦于视网膜上，物的光线通过镜片发生偏折并聚焦于视网膜上，形成像点。但是由于屈光镜片的前后表面的曲率形成像点。但是由于屈光镜片的前后表面的曲率不同，并且存在一定量的反射光，它们之间会产不同，并且存在一定量的反射光，它们之间会产生内反射。内反射也会在远点球面附近产生虚像，生内反射。内反射也会在远点球面附近产生虚像，也就是在视网膜的像点附近产生虚像点。这些虚也就是在视网膜的像点附近产生虚像点。这些虚像点会影响视物的清晰度和舒适性像点会影响视物的清晰度和舒适性
14、n n眩光（眩光（glareglare）：镜片：镜片的后表面的后表面( ( 凹面凹面) )产生产生的反光会使我们产生的反光会使我们产生眩光，降低视物的对眩光，降低视物的对比度。比度。n n如同所有光学系统一样，眼睛并不完美，在视网膜上所成的像不是一个点，而是一个模糊圈。因此，二个相邻点的感觉是由二个并列的或多或少重叠的模糊圈产生的。只要二点之间的距离足够大，在视网膜上的成像就会产生二点的感觉，但是如果二点太接近，那么二个模糊圈会趋向与重合，被误认为是一个点 减 反 射 膜n n降低镜片表面的反射n n例如没镀抗反射膜的镜片在镜片表面反射光线的8%，单层镀膜可使镜片表面的反射量降到4%，多层镀膜
15、可降到 1-2% n n一个表面或两个表面镀膜 入 射 光 透 过 率入射光入射光入射光入射光 空气空气空气空气 / / 镜片界面镜片界面镜片界面镜片界面 通透性通透性通透性通透性吸收 在媒质中持续地丢失厚度相关染色镜片反射 4.3% per surface for glass 镜 面 反 射n nR=(nR=(n1 1-n-n2 2)/( )/( n n1 1+n+n2 2) n nR-R-反射率反射率n nn 1-n 1-第一介质的折射率第一介质的折射率n nn 2-n 2-第二介质的折射率第二介质的折射率n n如：如：n=1.523n=1.523n n镜片的单面反射率镜片的单面反射率n
16、nR=(1-1.523)/( 1+ 1.523)=4.3%n n如：如：n=1.523n=1.523n n- R=4.3%- R=4.3%n n镜片两面总反射镜片两面总反射n n4.3%+95.7%x4.3%=4.3%+95.7%x4.3%=8.4%8.4%n n只有只有91.6%91.6%的入射光的入射光透过透过镀膜原理n n破坏性干涉n n减反射膜以光的波动性和干涉现象为基础n n二个振幅相同,波长相同的光波叠加，光波的振幅增强。n n二个振幅相同,波程相差，光波叠加，光波的振幅抵消。减 反 射 膜 n n干涉原理n n膜厚度是目标波长的 d=d= / 4 / 4 =555nm, d=55
17、5/ 4=139nm=555nm, d=555/ 4=139nmn n折射率应该是镜片材料折射率的平方根LensCoatingt = / 4镀膜材料 材材材材 料料料料 名名名名 称称称称名名名名 称称称称 符符符符 号号号号折折折折 射射射射 率率率率一氧化硅一氧化硅一氧化硅一氧化硅SiOSiO2.02.0二氧化硅二氧化硅二氧化硅二氧化硅 SiO2 SiO21.451.45 硫化锌硫化锌硫化锌硫化锌ZnSZnS2.352.35 氟氟氟氟化铅化铅化铅化铅PbF PbF 1.71.7 二氧化钛二氧化钛二氧化钛二氧化钛TiO2 TiO2 2.352.35 氟化镁氟化镁氟化镁氟化镁 * *MgF2
18、MgF2 1.381.38镀膜材料 玻璃常用玻璃常用MgFMgF2 2反射率：反射率：4.3%4.3%1.5% (1.5% (冕牌玻璃冕牌玻璃) ) 塑料镜片利用氧化钛、氧化锆等高纯度金属氧塑料镜片利用氧化钛、氧化锆等高纯度金属氧化物利用离子束轰击技术，采用真空镀膜。化物利用离子束轰击技术，采用真空镀膜。减 反 射 膜 的 特 征n n减反射膜层的剩余反射光的颜色n n400nm400nm（兰色）和（兰色）和 800nm 800nm （红色）处的反射量比较大（红色）处的反射量比较大n n视觉效果视觉效果-紫色紫色n n不同的波长段的反射量不同表示它们的总的剩余反射光的颜色有区别n n戴镜者的希
19、望戴镜者的希望左右镜片颜色一致左右镜片颜色一致n n优点n n减少镜片反射，增加光线透过率，减少镜片反射，增加光线透过率，更加美观更加美观n n减少夜间驾驶视的眩光减少夜间驾驶视的眩光 n n缺点n n容易脏容易脏n n擦痕更加明显擦痕更加明显n n镀膜后不能再染色镀膜后不能再染色? ?n n只能维持两年只能维持两年减减 反反 射射 膜膜硬 膜 n n增加表面硬度n n镜片成型后在真空状态下或浸泡于溶液中n n硬膜指数必须与基片相匹配n n早期：石英或硅n n近期：浸泡法（浸入加硬液中，烘箱聚合4-5小时）n n考虑因素-耐久性和粘贴强度顶 膜-抗 污 膜n n原理：原理：减反射膜层减反射膜层
20、孔状结构孔状结构 n n解决方法：解决方法：在减反射膜层上再镀一层具有抗油污在减反射膜层上再镀一层具有抗油污和抗水性能的顶膜和抗水性能的顶膜n n注意：顶膜必须非常薄，以使其不会改变减反射注意：顶膜必须非常薄，以使其不会改变减反射膜的光学性能。膜的光学性能。顶 膜（ 疏 水 膜 ）n n排除镜片表面的水迹和油迹（易清洁）n n能够将水和油与镜片的接触面积减少，使油和水滴不易黏附于镜片表面，因此也非常薄几个分子厚度n n不干扰减反射膜的光学特性n n与减反射膜真空镀膜一起完成涂镀镜片系统Substrate染色顶膜顶膜抗反射膜抗反射膜加硬膜加硬膜底膜n n玻璃玻璃玻璃玻璃: :n n增加金属氧化物
21、增加金属氧化物 n n氧化铁氧化铁 ( (绿色绿色) ) 氧化钴氧化钴/ /氧化铜氧化铜 ( (兰色兰色) ) 铈铈/ / 钕钕( (粉红色粉红色/ /棕色棕色) ) n n真空状态下镜片表面镀膜真空状态下镜片表面镀膜n n树脂树脂树脂树脂: :n n浸泡染色浸泡染色; ;n n聚碳酸酯镜片聚碳酸酯镜片聚碳酸酯镜片聚碳酸酯镜片: :n n通过渗透过程通过渗透过程 镜片特征: 染色用于减少眩光或提高视觉分辨率用于减少眩光或提高视觉分辨率有色玻璃镜片的特点和用途表有色玻璃镜片的特点和用途表 名名 称称着着 色色 剂剂 特特 点点 及及 用用 途途灰色灰色钴钴、铜铜、铁铁、镍镍等等氧氧化物化物均均匀
22、匀吸吸收收光光谱谱线线、吸吸收收紫紫外外线线、红外线红外线太阳镜、驾驶员配戴太阳镜、驾驶员配戴绿色绿色钴钴、铜铜、铬铬、铁铁、铈铈等等氧化物氧化物吸收紫外线、红外线吸收紫外线、红外线护目镜（气焊、电焊、氩弧焊）护目镜（气焊、电焊、氩弧焊）蓝色蓝色钴钴钴钴、铁铁铁铁、铜铜铜铜、锰锰锰锰等等等等氧氧氧氧化化化化物物防眩光、护目镜（高温炉窖）防眩光、护目镜（高温炉窖）红色红色硒化镉、硫化镉硒化镉、硫化镉防荧光刺眼防荧光刺眼护目镜（医务护目镜（医务X光）光）黄色黄色硫硫化化镉镉和和铈铈、钛钛等等氧氧化物化物吸收紫外线吸收紫外线夜视镜或驾驶员阴雨、雾天配戴夜视镜或驾驶员阴雨、雾天配戴镜片染色分类n n1
23、 1类类n n均匀地吸收光谱中的各波长光线均匀地吸收光谱中的各波长光线n n紫外线和红外线的吸收和冕牌玻璃一紫外线和红外线的吸收和冕牌玻璃一样样n n 2 2类类n n只吸收紫外线只吸收紫外线n n可见光均匀地透过可见光均匀地透过n n 3 3类类n n只吸收紫外线和红外线只吸收紫外线和红外线n n可见光均匀地透过可见光均匀地透过 4类 不均匀地吸收光线不均匀地吸收光线不均匀地吸收光线不均匀地吸收光线 5类 镜片只吸收特殊光谱带光线镜片只吸收特殊光谱带光线镜片只吸收特殊光谱带光线镜片只吸收特殊光谱带光线 常用于职业防护镜常用于职业防护镜常用于职业防护镜常用于职业防护镜总结我们希望的镜片n n1.安全：镜片材料抗冲击性能好、紫外线切断防护n n2.美观：镜片材料薄、耐磨损性能好n n3.舒适：镜片材料轻感谢
