眼镜片为什么有一层膜

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眼镜片为什么有一层膜

作者：姚佳倩

来源：《中学科技》2013年第06期

拿起一副近视眼镜，将它放在光源下，从不同角度观察，你会发现，眼镜片表面呈现出像肥皂泡那样五彩的颜色。从微侧的角度看，镜片呈现紫红色；从正面看，镜片又呈现翠绿色或蓝绿色。这是为什么呢？ 五颜六色增透膜

早期的眼镜片一般是玻璃制成的，由于玻璃镜片较重且易碎，所以很快被更轻、耐冲击、不易碎的树脂镜片取代了。

树脂镜片能在不同角度呈现不同的颜色，是因为它的外表面镀了一层膜，这层膜叫做增透膜，镀膜的目的是为了防止强光反射。当强光照射过来的时候，增透膜可以增加光的透过量，减少光的反射量，让佩戴者看东西更加清晰，且不受强光干扰。假如眼镜片上没有镀膜，那么当佩戴者带着眼镜拍照的时候，照片上眼镜就变成了两块白片，眼睛被白片遮住；而戴上有增透膜的眼镜的话，就不会出现这种尴尬的情况。

增透膜一般选用氟化镁制成。氟化镁的晶体有良好的偏振作用，特别适于紫外和红外波段，所以常常被用作光学镀膜的材料。

目前应用在眼镜上的膜有很多种，比如绿膜、蓝膜、黄金膜等。最早的镀膜是绿膜，为了与非镀膜镜片区分开，在波长515nm的光谱部位增强反射约3%～4%，这样有了对比度，反光时就呈现翡翠绿色。这种膜是最标准的减反膜，除具有一般的加硬、抗污、抗反射、抗辐射等功能外，防紫外线能力比较突出，适合长期在户外从事工作的人士选用。蓝膜的抗辐射能力较突出，适合电脑工作者等受辐射影响较大的人士选用。黄金膜的防反射、防紫外线以及抗辐射功能都较为突出。 膜 的 奥 妙

那么为什么一层镀膜就可以使眼镜片获得如此神奇的功能呢？不要小看它，里面有很多物理光学的知识呢！

光线通过镜片聚集于我们的视网膜上，形成像点，这样就可以帮助我们看到清晰的像。但是，当光线通过镜片的前后表面时，不但会发生折射，还会发生反射。由于镜片前后表面的曲率不同，并且存在一定量的反射光，它们之间会产生内反射光。内反射光会在视网膜的像点附近产生虚像点，这些虚像点会影响佩戴者通过镜片视物的清晰度和舒适性。


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因此，在给镜片镀膜时，要通过非常精确的计算和实际矫正来设计。通过对镜片镀膜处理，可以使镜片透光率从90%提高到98%以上。人眼可以感知到的光波的波长大约为400～700nm，所以要提高对于450～730nm的光波的透光率，而对于此范围之外的光波可以不作考虑。这样做的直接效果是减少反光，增加清晰度。那么，镀膜是怎么做到增加透光率、减少反射率的呢？

如图1所示，n1为空气的折射率，n2为镜片的折射率。我们把反射系数定义为反射光强R与入射光强I的比值，它取决于两个介质的折射率和光的入射角。如果没有镀膜，那么在单个表面上反射光将达到4%～7%，总的透光率只有86%～92%，这样的透光率是不够的。当给镜片外表面增加一层折射率为1.26的膜时，透光率就可以达到97%，但是目前我们还没有找到折射率这样低的材料，通常选用的氟化镁的折射率为1.38。

如图2所示，当镀膜厚度为波长的1/4时，在镀膜上下表面反射的两束波恰好能发生相消干涉。理想情况下某一个特定波长的光线反射光消减为零，减小了反射光强度就等于增加了透射光的强度。我们以人眼最敏感的波长为550nm的绿光至黄绿光的光波为基准，镀膜的目的就是减少这个范围内波的反射，而红光和紫光往往被反射出去，所以涂有增透膜的镜片往往都会呈现出蓝色或者紫红色。 五花八门的眼镜膜

增透膜是最常见的眼镜膜，除此之外，还有很多用于提升眼镜其他性能的膜。 耐磨损膜

眼镜片在日常使用中常被磨损，如用不干净的镜布擦拭镜片时，容易在镜片表面产生划痕。耐磨损膜含有有机基质，又含有包括硅元素的无机超微粒物，提高韧性的同时又提高硬度。 抗辐射膜

抗辐射镜片是根据电磁干扰遮蔽原理，经过特殊电导体薄膜处理而成的，这种镜片具有抗电磁辐射的功能。抗辐射物质是一种金属化合物，在镜片表面形成一种屏障，将低频辐射及微波进行反射和吸收，有效地滤除电磁辐射波。 防紫外线膜

UV（防紫外线）树脂镜片膜层能够阻断紫外线，因为其镜片的片基内加入了特有的抗UV因子，能将紫外线进行反射和吸收，避免眼睛因接触过量紫外线而患上白内障等疾病。


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其实，除了眼镜，日常生活中还有很多光学器件都会镀膜。例如照相机的物镜、摄影机的镜头、望远镜的透镜、显微镜、测距仪，以及潜望镜的棱镜和透镜，都必须镀增透膜。微波炉、烤炉窗口玻璃上也镀有可反射红外线、透过可见光的膜，它是掺了锡的氧化铟光学薄膜，可以让我们观察炉内食物的情况，同时确保微波炉的加热效率，还能避免辐射。

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