太陽(yáng)鏡保護(hù)眼睛的機(jī)理

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


不反光玻璃的發(fā)明者是美國(guó)科學(xué)家凱瑟琳?布洛杰特(1898~1979)。這種玻璃在任何光照下都是完全透明的。這位美國(guó)女科學(xué)家是紐約州通用電器公司聲望極高的實(shí)驗(yàn)室區(qū)接受的第一位女性。當(dāng)時(shí)她年方19,成為物理化學(xué)家,諾貝爾獎(jiǎng)得主歐文?朗謬爾(1881~1957)的助手。歐文正從事分子膜的研究。分子膜是很薄的物質(zhì)膜層,就如單個(gè)分子鋪成的“墊”那樣。布洛杰特在30年代末發(fā)現(xiàn),將一種鋇的薄膜放在透鏡上,可減少透鏡的全反射光。于是不反光的眼鏡誕生了。

太陽(yáng)鏡能陰擋令人不舒服的強(qiáng)光,同時(shí)可以保護(hù)眼睛免受紫外線(xiàn)的傷害。所有這一切都?xì)w功于金屬粉末過(guò)濾裝置,它們能在光線(xiàn)射入時(shí)對(duì)其進(jìn)行“選擇”。有色眼鏡能有選擇地吸收組成太陽(yáng)光線(xiàn)的部分波段,就是因?yàn)樗柚撕芗?xì)的金屬粉末(鐵、銅、鎳等)。事實(shí)上,當(dāng)光線(xiàn)照到鏡片上時(shí),基于所謂“相消干涉”過(guò)程,光線(xiàn)就被消減了。也就是說(shuō),當(dāng)某些波長(zhǎng)的光線(xiàn)(這里指的是紫外線(xiàn)a,紫外線(xiàn)b,有時(shí)還有紅外線(xiàn))穿過(guò)鏡片時(shí),在鏡片內(nèi)側(cè)即朝向眼睛的方向,它們就會(huì)相互抵消。形成光波的相互重疊并非偶然現(xiàn)象:一個(gè)波的波峰同其靠近的波的波谷合在一起,就導(dǎo)致相互抵消。相消干涉現(xiàn)象取決于鏡片的折射系數(shù)(即光線(xiàn)從空氣中穿過(guò)不同物質(zhì)時(shí)發(fā)生偏離的程度),還取決于鏡片的厚度。一般來(lái)講,鏡片的厚度變化不大,而鏡片的折射系數(shù)則根據(jù)化學(xué)成分的差異而不同。

偏振眼鏡則提供了另外一種保護(hù)眼睛的機(jī)理。柏油路的反射光是比較特殊的偏振光。這種反射光與直接來(lái)自太陽(yáng)的光或者任何人工光源的光的不同之自就在于秩序問(wèn)題。偏振光是由全朝一個(gè)方向震動(dòng)的波形成的,而一般的光則是由不定向震動(dòng)的波開(kāi)成的。這就像一群無(wú)秩序隨意走動(dòng)的人與一批邁著整齊步伐行進(jìn)的士兵那樣,形成了鮮明的對(duì)經(jīng)。一般地講,反射光是一種有秩序的光。偏振鏡片在阻擋這種光時(shí)特別有效,因?yàn)樗倪^(guò)濾性在發(fā)揮作用。這種鏡片只讓朝一定方向震動(dòng)的偏振波通過(guò),就像將光“梳理”了一樣。對(duì)于道路反光問(wèn)題,使用偏振眼鏡能減少光的透射,因?yàn)樗蛔屌c道路平行震動(dòng)的光波通過(guò)。事實(shí)上,過(guò)濾層的長(zhǎng)分子被導(dǎo)向水平方向,可以吸收水平偏振光線(xiàn)。這樣,大部分的反射光就被消除掉了,而周?chē)h(huán)境的整個(gè)照明度并未減少。

最后,變色眼鏡的鏡片能在太陽(yáng)光線(xiàn)射來(lái)之后變暗。當(dāng)照明減弱之后,它又重新變得明亮了。之所以能夠如此,是因?yàn)辂u化銀的結(jié)晶體在起作用。在正常情況下,它能使鏡片保持完美的透明度。在太陽(yáng)光的照射不,晶體中的銀便分離出來(lái),處于游離狀的銀便在鏡片內(nèi)部形成小的聚集體。這些小的銀聚集體呈犬牙交錯(cuò)的不規(guī)則塊狀,它們無(wú)法透射光線(xiàn),而只能吸收光線(xiàn),其結(jié)果就使鏡片變暗。在光暗的情況不,結(jié)晶體又重形成,鏡片隨之恢復(fù)到明亮狀態(tài)。

將璃璃加工制成鏡片,需經(jīng)過(guò)4道工序。讓我們看看生產(chǎn)玻璃的大商家,美國(guó)人科寧所彩用的加工程序。第一道工序是熔化,將基本的混合物加熱到1100~1500℃。

下一步是提煉,即再提高玻璃的溫度,使它更具流動(dòng)性,并將熔化后仍殘留在玻璃內(nèi)的氣體排除掉。玻璃從熔管中流出等待被切割,以形成準(zhǔn)確的質(zhì)量,稱(chēng)為“玻璃滴”,然后送去壓制。在科寧使用的這套程序中,著色所需的金屬粉末在熔煉過(guò)程中已經(jīng)添加進(jìn)去了,這正是有別于其他方法的獨(dú)到之處。而一般方法是在制成的鏡片上再加一個(gè)色層。

玻璃滴灌入模,模具確定鏡片的外徑和彎曲度,也就是說(shuō)制成進(jìn)一步加工成鏡片的玻璃“毛坯”。這時(shí),再次將玻璃加熱并最后送去打磨(磨平表面)和拋光(使鏡片達(dá)到完美的透明度)


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