科學玩具－光學－變色鏡片

原文發表於Yahoo奇摩部落格2009年12月12日。

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，所以可以拿驗鈔筆或隱形筆來照射

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）。