2013年1月14日

科學玩具-光學-變色鏡片


最近在內人的威脅利誘下,去眼鏡公司配了一副全新的眼鏡,在推開眼鏡公司的大門之前,還跟同事詢問變色鏡片的實用性和價格高低,以免去了那裡什麼都不懂。果不其然,如果以我700~750度的度數去配全視線®變色眼鏡,選擇好一點的鏡片和鏡框就要失血將近10000元,所以只能配奈米多層膜防UV的鏡片了。

不過買賣不成仁義在,在說明職業以及用途後,在內人的協助下,還是順利ㄠ到一片展示用變色鏡片,也算是一大收穫,在我的百寶袋中又多了一件教具。
由於是展示用的,雖然只有半片,但變色功能還是在

之前的文章中有提到過,玻璃是由二氧化矽為主體的流體物質,依照各種不同的需求,可以添加不同的物質進去,形成功能迥異的玻璃或有色玻璃,但是這些玻璃的顏色通常是永久的,無法產生變化。
眼鏡公司內通常會有一台紫外光燈,要示範給顧客看的時候才會拿出來
但在家裡不可能擺一台,所以可以拿驗鈔筆隱形筆來照射

然而變色玻璃鏡片是指會隨着紫外線強弱而改變顏色的透鏡,這種鏡片在紫外線照射下會顏色會變深,進入到紫外線較弱的區域時,鏡片顏色就會變淡,不但可以在鏡片內以可逆反應自動調節進入眼睛的光線量,而且還有過濾紫外線進而保護眼睛。這種因為光線而使物質變色的現象稱之為光變色
由於是新的塗層技術,所以色澤和一般透明鏡片沒有差異
先稍微試照一下,馬上就變色了,照射越久顏色越深

傳統玻璃變色鏡片的主要原理是在玻璃材料中混入鈉及鹵化銀結晶,例如氯化銀這種離子化合物。當紫外線照射在晶體上時,令結晶起了化學變化,在玻璃中進行第一種氧化還原反應(Ag++Cl-→Ag+Cl),其中銀原子結合成銀原子團,數量一變多時,可以吸收及遮擋紫外光,使鏡片顏色變深並阻擋光線。

而氯原子呢?它仍然存在,隨時可與銀原子進行可逆反應而回到離子態。為了阻斷這種立即的可逆反應,不讓逆反應速率一直上升,所以在玻璃中還另外加入了亞銅離子,目的是利用它與氯原子形成第二種氧化還原反應(Cl + Cu+Cl- + Cu2+)。
驗鈔筆以不同的角度來照射,雖然都可接收到紫外線
但是照射範圍不同,單位面積接收的紫外線也不同,顏色深淺會有差異

當缺乏紫外線時,方才聚集起來的銀原子團便會分裂,這些銀原子與銅離子反應而成為銀離子(Ag+ Cu2+Ag++ Cu+)存在在鏡片中,所以此時鏡片又回到透明狀態,等待下一次的紫外線照射,重複地進行這些反應。

但是因為化學物是被夾雜在鏡片內,所以早期的鏡片顏色會因鏡片厚薄而有所不同,鏡片使用久了也會殘留底色,使得變色回覆的速率日漸減緩,因此這種鏡片是有使用期限的。而且變色鏡片的另一大缺點是在室內達不到最佳效果,且在室外有戴帽子時,變色效果也會降低。換句話說,要頂著大太陽才會讓鏡片變色,誰會為了讓眼鏡變色而苦了自己呢?
既然會感光變色,那就用紫外線來作畫吧,照出不同的表情,紀錄當時的心情
不用擦拭,只要等待約一分鐘,就又是一張新的畫布

新式的變色鏡片則是做了一些改良,利用有機光變色分子(organic photochromic molecules, e.g. oxazines)製成染料,在鏡片上形成厚薄一致的塗層,就能達到更快速而且一致的變色效果。其實除了紫外線的強度,溫度也會影響變色鏡片的顏色,鏡片於低溫時比較容易變深色,而這就是以前所提到過的熱色效應了(參考文章:科學玩具─熱學─變色馬克杯)。

沒有留言:

張貼留言