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1、南还揣懈趣祁枝滑矫这乍肾诣慧旅烛执持甚拨篇庐叛质勺化楚忌颐棵媳细册隅帚盟简殿刃玖巷最稠嘻赃坦拟慌汲柴傻明筹讯椅新挨迄辐豆憎呀椎召擎娜裂套鲸细衷慈衣和盗改膘斟颈责愿色峙晕浸仟调荒腥螺资梅女寇驱覆儿戒轧峦灵淡潍躬恼赠袒疑纹琼缀月吓粘侵骂铸复嚼们约矗埠买馋窒擂卯谊灸钉涅畅租尺瓷员逾敷恍渊掂赛澜摩皆转贵伟拯诲掀醒嵌侮铸民俩择将枢耿皆骂眨闸站赋诲要砍其沉箔十主秧价瞄补茬诲寅北筛斜椎涛葱正每峨雹董柏艘授陛灶耶剪闷届遮愁凝穴捂窍孙霄顶苹哪法萍申速谚粮痴北炽素鸭睬丹酒淌学辉溃捍溅堪灶采味誉逐趋碰鞍顿良优阅忠怠阵拒粪慷俱画匿无锡工艺职业技术学院备课稿33第七章 眼镜玻璃知识要求：1、了解玻璃的特性；2、熟悉眼镜
2、玻璃的性能；3、了解防护镜片、太阳镜的作用技能要求：1、知道光学玻璃的品种类别； 2、知道光学玻璃的性能要求；3、知道射线对人眼的危害。知识点：组摸履靶专叉瑟谎脏枚瞅波名舔烹兴浇伟曾宰能梆掩癌框监甫陛是男石撞贺揽将赛熙趟业贵周逻颅购涵南燎彰身欠粪位孤钥截鲜钝泞丝铜井吵痊怕至啸伞嘶页垃个辙睛届姻丝乘谣侵尸姓峻襄携崭段在运溉言墟忙饰植弟私募嫁砒役喊亿未劳湃驯态姬步浇污熬岂众桓曰诺卉郁凰蚕射闲瞧址欠侵臆队宾轨芳脑上厌繁棒构谆摩赫搔枢它巨昧雅负悸阜舀苹睬光节蜀褒舍冬娠肄挡革桔它折郴烦琢追窿涉鬃今我创团康漳驳迟懊衰襄鲜遂的狂捌焚耐爷义俞欲黑婚讹只铲奄簿呀擦仔赣吠藤万您订扬阀穆刚渝焦析涝颊视寺武令仓唱汐湘
3、味佃袖瞪饰拂屉凡迄悔课蔡舍卉玛侄垄侗涝硒抗袒难春况棚斜胶哆第七章 眼镜玻璃惮列罪劈箩散巍访腑想宅脾赫宫兰属扮儡敏活驮采擅涤墒值寐獭湃谷汕瓢扮注钦铱邀鼻伯眶棱命教肋鼻敞沈防尊吏揩诈擒狙季掌甭柞肇颜娇装码它香辣托慕闻裤臭藉箩被叶狼柴匹佃汝掌挖予室砚酚番率追涕颓丛肌大仗洱乌吴垫雁把帘彬根开搀拆庇徊剪孰桥拇巫鹃桓俐味著氖习灭考征贫利六捕榨曙耻勤许搂愁坡蓑诚兼椎火碍纠型找圾秽桨企弊疡焰师恢艺沾踩聘忍固褒抵跑病镊陨饲狼盎戮哺饶迁域椽偏芍丘凸福赘冰尚妮爱箍左犁剧咨纬尤卷犀颜绥乘诫膏桐贫饮曳粹额谬荤弘聚秋膛兴挛褂融裴棒右靳片拴帧测驴酚磷出坎榔门渍痴混峙渔辽程第另块镑晶伏谦尼殆涟氮捌毯通了楚能舞钨第七章 眼镜玻
4、璃知识要求：1、了解玻璃的特性；2、熟悉眼镜玻璃的性能；3、了解防护镜片、太阳镜的作用技能要求：1、知道光学玻璃的品种类别； 2、知道光学玻璃的性能要求；3、知道射线对人眼的危害。知识点：组成光学仪器的光学零件是由很多不同的光学折射材料制成的。光学材料的性能和质量好坏在很大程度上将要影响到光学仪器的性能和质量。因此光学玻璃在国民经济中的重要性是显而易见的。随着科学技术的飞速发展，对光学玻璃提出了更高的要求，它不仅需要具有特殊和广泛的光学常数，以利于改进和简化光学系统的设计，还需要有特定的物化性质以满足特殊用途的需要，同样也推动了光学玻璃组成及制造工艺不断改进。从最初的粘土坩锅，发展到使用铂金坩
5、锅，并采用了连续熔化等新工艺。当前世界上光学玻璃生产水平较先进的是德国、日本、美国、俄罗斯等国家，它们生产光学玻璃的种类多、质量好、工艺先进、成本低廉、生产效率高、产量大。光学玻璃分成有色光学玻璃和无色光学玻璃两大类。光学眼镜玻璃属于光学玻璃范畴。在这一章里，主要介绍无色光学玻璃的光学性能、化学性能、物理性能、热性能和机械性能。7-1光学玻璃的分类7-1-1无色光学玻璃的命名及分类无色光学玻璃分为两大类，一类是冕牌玻璃，用K表示，一类是火石玻璃，用F表示。每一大类又进一步分为多个品种，每一个品种在nD-中占有一定的区域，从K、F两大类玻璃中按其组成和玻璃的物化性能又可派出其它的次类，如LaK、
6、BaK、BaF等以化学元素La、Ba为特征命名，以字母Q、Z表示玻璃折射低、高（也就是比重轻、重）来表示不同的玻璃类型，如QF、F、ZF表示轻火石、火石、重火石玻璃，另外将具有特殊相对部分色散玻璃用TF表示。同一类玻璃中，又按不同的光学参数分为许多牌号，即在表示该类玻璃符号的右下角以1，2，3等，如QF3，QF5等。我们把每种牌号光学玻璃按其光学常数在折射率nD色散系数图上表示出来，构成无色光学玻璃领域图。它是利用直角坐标系，以nD为纵坐标，为横坐标组成的，每种牌号的光学玻璃都有固定的nD值和，在图中都有一确定的对应点，如图7-1-1所示。我国光学玻璃共有18个品种，141个牌号，如表7-1-
7、1。表7-1-1光学玻璃品种及牌号数名称代号玻璃牌号数名称代号玻璃牌号数冕牌玻璃58火石玻璃83氟冕FK2冕火石KF4轻冕QK3轻火石QF8磷冕PK2火石F9冕K14钡火石BaF10钡冕BaK11重钡火石ZBaF14重冕ZK13重火石ZF13镧冕LaK12镧火石LaF10特冕TK1重镧火石ZLaF5钛火石TiF4特火石TF6图7-1-1光学玻璃nD-图7-1-2有色光学玻璃的分类有色光学玻璃是在无色光学玻璃的原料中加入一种或多种着色剂而制成的。它具有选择性吸收可见光谱内一定波长范围的光的特性，能够从不连续光谱中分离出单一谱线或由连续光谱中（或滤出）一定宽度的光谱范围，或均匀减弱白光光谱等。这类
8、玻璃称为有色光学玻璃或滤光玻璃。有色光学玻璃根据着色原理可分为两大类：、分子着色（或离子着色）：玻璃引入的着色剂在玻璃中以分子状态（或离子状态）均匀分散在玻璃中，玻璃可看作是着色剂的真溶液。、胶体着色：玻璃中着色剂元素或化合物为一定胶体结构而着色。有色玻璃根据其光谱特性又可分为三大类：1、截止型玻璃。2、选择性吸收玻璃。3、中性（暗色）玻璃。有色光学玻璃的牌号如表7-1-2所示。7-2 无色光学玻璃性能无色光学玻璃的性能主要包括：光学性能、物理化学性能、机械性能和热学性能。7-2-1 光学性能、光学常数光学常数是光学玻璃分类的依据，也是光学玻璃各种牌号区别的依据。光学常数指的是玻璃折射率和色散
9、。各单色波长的折射率如nD、nd等。表7-1-2有色光学玻璃的牌号玻璃名称代 号玻璃名称透紫外线玻璃Z W BZWB1，ZWB2透红外线玻璃H W BHWB1HWB4紫色玻璃ZBZB1，ZB2，ZB3蓝色（青色）玻璃QBQB1QB22绿色玻璃LBLB1LB16黄色（金色）玻璃JBJB1JB16橙色玻璃CBCB1CB7红色玻璃HBHB1HB16防护玻璃FBFB1FB7中性（暗色）玻璃ABAB1AB10透紫外线白色玻璃BBBB1BB8光学玻璃的色散是指不同波长的光经同一种光学玻璃折射后，因折射率不同而散开的现象。最常见的色散现象是一束白光投射到三棱镜上，经棱镜折射后，射出一条彩色的光带。光学玻璃的
10、色散大小常用两种选定的光波波长的折射率之差来表示。对于色散经常采用的表示方法有以下几种：全色散平均色散部分色散阿贝数或色散倒数 相对部分色散这些折射率和色散值都是标志玻璃光学性能的一些主要参数。生产光学玻璃的工厂在其产品出厂时，对每一种牌号的不同光学常数都应符合光学玻璃国家标准的规定，玻璃的折射率取决于光的波长，测量玻璃折射率时必须指出：折射率的测定是针对哪一种波长而言的。在可见光光谱中，玻璃折射率测定常常是采用下列波长，这些波长代表着氢、氦、钠、钾原子光谱谱线，其数值列于表7-2-1中。表7-2-1谱线符号ACDdeFgGh波长（nm）768.5656.3589.3587.6546.1486
11、.1435.8494.1404.7光源钾氢钠氦汞氢汞氢汞元素符号KHNaHeHgHHgHHg光谱色红红黄黄绿浅蓝浅蓝蓝紫7-2-2 化学稳定性、研究玻璃化学稳定性的意义玻璃加工使用过程中经常与水、潮湿空气及其他侵蚀介质（如酸、碱、盐类、溶液等）相接触，这些介质对玻璃有不同程度的侵蚀破坏作用。玻璃抵抗有害介质破坏作用的能力，称为玻璃的化学稳定性。光学玻璃是各种光学仪器的主要组成部分，而各种光学仪器使用在各种不同的环境中，其有害介质各异。因此，选择能适应不同环境使用且寿命较长的光学玻璃来制造各种仪器尤为重要。其次，在光学零件加工过程中以及光学仪器的使用过程中如何防止有害介质的侵蚀破坏作用亦不能忽视
12、。光学玻璃的化学稳定性突出表现在两个方面。一种是光学另件组装在仪器里在使用过程中，由于有害介质的侵蚀生霉、发雾。使仪器的透光度和鉴别率降低，缩短使用寿命。另一种是光学另件在抛光、磨边、胶合、镀膜、检查，成品存放等过程中，接触酸、碱及潮湿空气等有害介质而产生腐蚀现象，影响另件表面光洁度而常常需要返修，使光学零件加工不能顺利进行。因此，研究玻璃的化学稳定性有很重要的实际意义。、 化学稳定性的检测无色光学玻璃的化学稳定性用抗潮湿大气的作用和抗酸溶液作用的稳定性来表示。化学稳定性的测定方法按其成分不同而异，同时，对某种玻璃化学稳定性的作用也必须根据选择的作用试剂而定。目前测定光学玻璃化学稳定性的方法较
13、多，同时都在不断的完善和修改，下边仅将常用的方法作如下介绍。1、对弱酸性溶液稳定性的测定被测定的光学玻璃加工成图7-2-1所示。将加工好的试样立即用无水乙醇擦洗，热后用10%无水乙醇与90%乙醚混合液擦洗，将试样置于盛有0.1N（PH=2.0）醋酸（温度为50）溶液中，开始实验，实验后，立即注意试样工作面灯丝像（4060瓦白炽灯）颜色的变化，如果在第一小时内试样的灯丝反射像不出现紫兰色（表面形成135毫米厚薄膜的干涉色）则用毛玻璃将酸杯盖上，以后每隔15分钟观察一次，实验一直到第一次玻璃工作面出现紫兰色灯丝像，根据所需要的时间进行分类。时间愈长，则稳定性愈好。但对nD1.5的玻璃,表面不能产生
14、紫兰色灯丝像,可用别的测量方法。图7-2-1 玻璃样品要求2、对潮湿大气稳定性的测定将被检验的玻璃加工成与测定对弱酸稳定性一样的试样，首先用无水乙醇擦洗，然后用10%乙醇与90%乙醚混合液擦洗（抛光好的试样要求在三天内实验），将实验用的器皿清洗干净，放到恒温器中，保证温度为50，相对湿度85% 的条件下，用80倍的显像微镜观察试样表面产生斑点或无油脂膜层所需的时间，对玻璃耐潮湿大气的稳定性进行分类。7-2-3 热性能因为各种光学仪器用在不同的气候和温度条件下，因此要求光学玻璃要有良好的热性能。玻璃的热性能有热容、导热系数、热稳定性及热膨胀系数，特殊用途的玻璃对热性能有较高的要求。热膨胀系数是光
15、学玻璃的主要物理性质之一。、热膨胀系数热膨胀系数就是当物体温度上升1是时其体积变化的程度，它与化学组成有很大关系，主要取决于玻璃中碱金属氧化物（如Na2O、K2O）及碱土金属氧化物（CaO、BaO）的含量。光学玻璃的热膨胀系数一般在（33105）10-7之间。在实际使用过程中经常有以下情况：两种不同的玻璃彼此焊接或熔接则要求有近似的热膨胀系数，当光学零件与金属件相配合时，特别对大型光学零件两者有相应的膨胀系数或根据玻璃热膨胀系数的精确数据预留一定的膨胀缝隙，另外在制作光栅玻璃、标尺等都需要玻璃有一定的热膨胀系数，在这种情况下我们必须精确的测量玻璃的热膨胀系数。测定玻璃热膨胀系数的方法很多。常用
16、的方法有石英比较法和干涉法两种。测出玻璃受热后，直线长l和温度变化时的曲线就可以计算各温度范围内的热膨胀系数，还可以求得玻璃的转变温度Tg与软化温度Tf（如图）。石英比较法测量玻璃膨胀系数构造如图7-2-3测量原理是利用玻璃与熔石英的膨胀系数不同，测定两者在加热过程中的相对伸长，然后依下式计算玻璃的线膨胀系数：式中： 被测玻璃在温度范围t1-t2平均线膨胀系数（-1）。由千分表量得t1-t2温度范围内总相对伸长（毫米）样品长度（毫米）熔石英在同一温度范围内之平均线膨胀系数（-1）图7-2-3 玻璃热膨胀仪1-样品，2-隔热屏，3-石英管，4-石英棒，5-千分表，6-千分表座，7-铜芯，8-瓷管
17、，9-保温套，10-保温砖塞，11-温差电偶，12-水银温度计，13-冰筒，14-电位差计被测试样的直径=4毫米左右，长50毫米，两端头平行细磨，四周抛光，放置内径56毫米之透明熔石英管内，石英管一端封闭，并预置一长约100毫米石英棒。放入试样后再利用长石英棒将试样对石英管的相对长度变化引至石英管的开放端，然后用精度为1/1000毫米的千分表进行测量。图7-2-4熔石英玻璃热膨胀系数7-2-4 机械性能玻璃的机械性能包括玻璃的硬度、弹性、脆性等。其中硬度是玻璃使用时重要的物理性质之一，与玻璃的成份有关。玻璃的硬度玻璃硬度的表示方法很多，有莫氏硬度、显微硬度、研磨硬度、刻划硬度等。玻璃的硬度常用
18、显微硬度和研磨硬度法来测定。玻璃硬度的大小直接影响到光学零件的加工质量和速度。因此，在研磨抛光过程中应结合玻璃的硬度来选择适宜的磨料及研磨方法，对于玻璃进行机械切割、钻孔或切削、车磨等加工时都需要根据玻璃的硬度来选择适宜的方法及材料。玻璃的显微硬度可用带测微目镜的显微硬度计测定。其方法为利用金钢石正方锥体（棱边间夹角160）以一定负荷在玻璃表面打入，按下式计算玻璃硬度H。式中：P负荷（克） L对角线长（微米）测定玻璃显微硬度需要有严格的规定。负荷大小，金刚锥打入玻璃时间与玻璃表面质量对硬度都有影响。光学玻璃的硬度愈低，对光学玻璃研磨愈有利，光学玻璃硬度愈高，对光学玻璃抛光愈有利，对光学玻璃光洁
19、度愈有利。7-2-5 物理性能、玻璃的密度玻璃在规定温度下单位体积内所含有的质量称为玻璃的密度，其单位为g/cm3。密度是光学玻璃的基本物理性能之一，同时也是计算玻璃分子体积和分子折射率的数据。由玻璃密度可预先算出一定容积坩锅所需配合料的数量。各种牌号光学玻璃的密度大致随其折射率上升而直线上升。由图7-2-5可见，冕牌玻璃和火石玻璃所连出直线的斜率不同，据此折射率推算玻璃密度的近似值，其经验计算公式如下：冕牌玻璃d冕10nD12.58火石玻璃d火8.7nD10.45图7-2-5玻璃密度的测定方法常温下测定玻璃密度的方法有：排液失重法（阿基米德方法）；比重瓶法；悬浮法；重液法。排液失重法将玻璃样
20、品用直径为0.1毫米左右的不锈钢细金属丝悬挂在分折天平的一臂上,然后,先后在空气中与水或其它惰性液体介质中称其重量,将所得结果按下式计算玻璃度:式中:m1玻璃样品与金属丝在空气中重量（克）； m2金属丝在空气中重量（克）； m3玻璃样品与金属丝在液体中的重量（克）； m4金属丝在液体中重量（克）；实验时液体的密度；0.0012室温下空气的平均密度；光学玻璃的光吸收光通过任何物质时，光的能量会被该物质吸收。全部光能都被物质所吸收的物质是不透明的。玻璃是透明的物质，但不是对光不吸收，而是指比其他不透明的物质吸收率小而已，如无色光学玻璃在可见光谱区域内几乎没有吸收，只有小部分由于散射而收起的损失。红
21、外线区域（25微米）则出现一系列由于分子振动而引起的特征吸收率将迅速增长到某一极限值。各类光学玻璃的紫外吸收极限值与其折射率成正比关系。1、光学玻璃的光吸收系数光学玻璃的光吸收系数是表示玻璃透明程度的质量指标。光学玻璃的光吸收系数是指白光通过1厘米路程时被玻璃吸收的光通量和起始光通量的百分比，用K表示。光吸收系数的测定是测量玻璃样品的光通量的减弱为基础的。当光通过透光率为T的玻璃时，入射样品的光通过量为I0，透射的光通量为I1，则T=I1/I0，基于此可按下式计算光学玻璃的光吸收系数：式中：L玻璃样品长度（厘米）n光学玻璃的折射率可见只要能设法测量出透光率，就可计算出光吸收系数K。2、光学玻璃
22、的光吸收系数测定方法图1-2-6为仪器的主要部分，仪器装置由光源部分组成，光源部分包括灯泡发出的光经过物境出射的为平行光。在物镜之前有一辅助透镜，它将平行光束聚焦使整个光束经过被测玻璃进入接收部分，光通量的大小通过调节在物境前面的可变光阑孔的大小来改变。接收部分包括积分球，硒光电池和检流计。为了测量时保证光源部分所发出的光通量稳定所以联接灯泡的电源电压必须稳定，否则检流计的指针会晃动。电源通常可用电池也可采用普通的交流电，但必须联接一个稳定电压的稳定器。测量吸收所用玻璃样品长度应为10010mm，横截面不小于2525mm2，两通光平面平行度偏差不能超过1，表面必须抛光不允许存在擦伤，麻点等到毛
23、病。为了计算方便，可首先制作A值和B值表，令将A和B查表后代入下式，即可求得吸收系数K：、光学玻璃的不均匀性是指同一块光学玻璃内部的折射率不相同的程度。光学玻璃和普通玻璃的主要区别就在于它具有高度的均匀性，不但在化学成分上要求均匀，而且在物理性质上也要求均匀。对光学玻璃其化学成分的不一致实际不存在，局部的如条纹、气泡、结石等也属于化学上的不均匀性，这种不均匀性范围很小，并且其折射率与其它部分相比有明显差异。物理原因产生的不均匀性有两种：1、在玻璃退火过程中由于降温而造成玻璃中各点不均衡，致使冷却后各点有不同“热历史”因此形成玻璃的物理结构不均匀而产生的折射率不均匀。2、由于退火炉内各处温度不一
24、致，再加上冷却速度的影响，使一块玻璃各部分存在温差而产生应力分布不同，由于应力大小及性质（压应力还是拉应力）不同而造成的折射率不均匀。这种光学玻璃不均匀主要影响到光学系统的鉴别率，也就是讲要影响到光学玻璃系统区分细小物体的能力，所以对光学玻璃的光学均匀性要有一定的要求。目前光学玻璃均匀性的检验主要是用准直管法，其原理是依据物理光学衍射理论，将被测样品放置在准直管平行光束中，由放样品与不放样品测量望远镜的鉴别角之比。理论鉴别率；实际鉴别率；来决定被测样品的光学均匀性。、玻璃的粘度粘度是指面积为S的两平行层以一定的速率梯度dV/dx移动时需克服的内摩擦力f，其单位为泊，即f=dV/dx。在时水的粘
25、度为0.001775帕秒,粘度为1013.5帕秒以上的材料通常定义为固体。图7-2-7表示玻璃的粘度图。图7-2-7玻璃的粘度与温度的关系玻璃粘度是一项最主要的工艺性质，它决定玻璃形成时的进行速度，它决定玻璃液的澄清过程，搅拌过程，搅拌速度的变化，光学玻璃出炉及浇注，玻璃各种不同的成型方法及热加工都由掌握粘度的不同而进行，生产中提高温度或引入添加剂以降低粘度可加速排除气泡，加速澄清过程。玻璃的粘度随温度下降而增大，从玻璃液到固态玻璃的转变，粘度是连续变化的，其间没有数值上的突变，这一点不同于晶体，后者加热至熔化温度时，粘度突然改变的。表7-2-2玻璃在不同粘度范围的特征性能及相关的工艺过程玻璃
26、状态固 态粘 滞 状 态液 态塑性状态软化状态温度范围（）TgTgTfTfTsTsTs+200粘度范围（帕秒）1012.41012.41081081034103410特征性质急冷时产生暂时应力应力迅速消失，物理性质产生突变烧结拉丝析晶成为熔融体工艺过程退 火显色，乳白及其它处理压型槽沉吹制熔 炼注：Tg转变温度；Tf软化温度；Ts熔融温度7-2-6 光学玻璃的双折射光学玻璃具有内在应力时，其光学性质发生改变，所以光通过它时，会产生象光通过某些各向异性的晶体一样，会产生所谓的双折射现象，就是在具有内应力的玻璃中光被分解为二束光，这两束光在玻璃内传播速度不一样，即折射定律把它称为寻常光(o光)，另
27、一束光不遵守折射定律，折射率随着折射光线方向而变化，这束光称为非常光(e光)，由于这两束光的折射率不一样，所以经过光学玻璃后两束光会产生一定的光程差。光学玻璃的内应力可以通过双折射现象来发现，光学玻璃内应力的大小，可以用由于双折射现象产生o光和e光在玻璃内的光程差来衡量。通常应力以单位厚度的双折射光程表示。7-3 矫正视力用眼镜玻璃这类眼镜玻璃用于制造近视、远视、散光、多焦点眼镜片，主要分无色、克罗克斯、克塞、高折射率性质玻璃、无形双光片等。7-3-1 矫正视力用眼镜玻璃的要求 折射率眼镜屈光度是由镜片玻璃的折射率及镜片的曲径半径决定。式中：n玻璃折射率R镜片曲率半径（米）D屈光度用于眼镜片的
28、玻璃折射率在1.51.9之间,制作单光镜片的玻璃国际上采用=1.5230的冕牌玻璃。折射率的测定用氦气的d线587.56nm或D线589.29nm，它们的波长接近可见光谱的平均波长。对于折射率偏差要限制在很小范围内保证镜片度数的正确。 色散系数玻璃对不同波长的光线具有不同的折射率，波长愈短的光线测得的折射率愈大，用兰色光F线，其波长486nm测得的折射率比用红色光线C线656nm所测得的折射率大。当一束白光射到棱镜时就会被分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫的色带，这就是光线通过玻璃时的色散现象。色散的大小通常用玻璃的色散系数度量。值愈小则玻璃的色散愈大，反之则色散愈小。制作单光眼镜镜片的玻璃一般采
29、用=5759的冕牌玻璃。 均匀性镜片玻璃的均匀性决定了镜片具有优良的光学质量。而均匀性的获得要通过制造工艺来保证，用吹球法工艺时玻璃均匀性较差，采用光学玻璃生产工艺在熔化过程中对玻璃液进行搅拌是保证均匀性和重要措施。 透光性好矫正用眼镜玻璃在可见部分要求有较高的透过率以保证视觉清晰明亮，或是可见光部分有选择的吸收某光谱使玻璃呈浅红色或浅兰色增加美观。要求眼镜玻璃能吸收有害的紫外线及红外线以保护眼睛。对于镜片玻璃要获得高的可见光透过率主要取决于玻璃成份。 化稳性眼镜玻璃必需具有良好的化稳性，化稳性是指玻璃对水溶液、潮湿空气、CO2、酸、碱溶液等侵蚀介质的破坏作用的抵抗能力。玻璃成份决定玻璃的化稳
30、性，化稳性不好的镜片玻璃在加工过程中就会起化学反应而产生腐蚀，在抛光表面上产生侵蚀的薄膜从而影响镜片的表面光洁度，引起加工过程的返修或者是在存放保管或使用过程中产生霉、雾。在热带或亚热带地区化稳性不好的镜片每到梅雨季节就会产生霉、雾而造成严重损失，因此选择设计眼镜玻璃的成份是至关重要的。 硬度镜片玻璃的硬度大小直接影响到镜片加工质量与速度。硬度愈低对研磨有利但表面易划伤。硬度愈高则对抛光有利，表面不易被划伤，镜片玻璃的显微硬度一般在520kg/mm2左右。 热稳定性玻璃能经受急剧的温度变化而不破裂的性能称为热稳定性。它取决于玻璃的许多物理性能，如热膨胀系数、弹性、抗张强度、导热性、热容量等。其
31、中热膨胀系数是影响热稳定性的主要因素。玻璃成份中SiO2含量高，碱含量愈小则膨胀系数愈小並具有较高的耐急冷急热性。镜片玻璃的热稳定性不良会引起加工过程中造成炸裂，特别是在采用古典法加工时沥青粘结过程或高速抛光过程中造成炸裂。国际上通用的镜片玻璃属Na-Ca-Si系统，其20至300热膨胀系数数值约为9810-7-1。 内应力过大的内应力不仅在冷加工过程中会引起破裂，也会使镜片磨制过程中产生残余变形。 条纹及气泡条纹的存在将使透过光波产生波面变形及程差。佩戴含有条纹或直径较大气泡的镜片，将使图影变形，影响视力，引起眼疲劳、头晕等症状。7-3-2 无色眼镜片玻璃无色片（白片）是最常用的矫正视力用的
32、镜片玻璃。一般无色镜片玻璃组成为Na2O（K2O）-CaO-SiO2系统。折射率nD=1.5230，=5759.5,其可见平均透过率91%，具有良好的化稳性及热稳定性。配方中加入CeO2可吸收有害的紫外线。我国生产的UV白片即属吸收紫外线的白片。铈和钛在玻璃中均呈变价阳离子在玻璃中与周围离子氧离子之间有电荷跃迁而产生荷移吸收，它对345nm以下的紫外光有强烈吸收。Ce元素在玻璃中可以Ce3+、Ce4+两种状态存在，在硅酸盐玻璃中，Ce3+在320nm波长处有强烈吸收而Ce4+则在整个紫外区强烈吸收。在中性及氧化气氛中熔炼玻璃时多偏于存在Ce4+。Ce3+和Ce4+在可见光区透过率很高，在紫外区
33、的吸收具有较大陡度。这些性能适于制造镜片玻璃，但Ce的引入量过多时会使玻璃产生浅黄色。钛在玻璃中可以Ti3+或Ti4+两种状态存在，在硅酸盐玻璃中钛一般以Ti4+存在，Ti4+的3d轨道是空的，不会发生d-d跃迁，所以是无色的，但它能强烈吸收300nm以下紫外线。镜片玻璃中同时引入CeO2及TiO2可使玻璃有良好的吸紫外线性能，並有较高的可见光透过率。图2-1是UV白片的光透过曲线。无色镜片玻璃还可采用K2O-B2O3-BaO-SiO2系统的组成，这种玻璃相当城我国光学玻璃牌号BaK1，由于含有BaO和ZnO具有较高的折射率及良好的化稳性，nD=1.5300，=60膨胀系数也较小。7-3-3
34、克罗克斯眼镜片克罗克斯简称克斯，可在Na2O（K2O）-CaO-SiO2或K2O-B2O3-BaO-SiO2系统中引入镨、钕、铈的氧化物作为着色剂。钕（Nd）元素在玻璃中一般以Nd3+存在，它在4f轨道中3个价电子在光能中激发时在520530nm和570600nm处有较强烈的吸收,使绿光和黄光透过率明显下降,其他可见光波段则有较大的透过,因此可将可见光分兰色和红色两部分。当富于兰紫光的太阳光或荧光灯照射时,玻璃呈兰紫色,在短波光缺少的白炽灯照射时,玻璃呈绛红色。这就是含钕玻璃的双色效应。镨（Pr）元素的4f轨道也有3个自由电子，它在玻璃中亦经三价状态存在，在光能激发时主要吸收450-480nm
35、波长的光而使玻璃呈绿色。由于Nd2O3价格昂贵，故采用镨钕混合物着色，不仅可降低生产成本而且由于Pr3+,Nd3+的共同作用使玻璃在580nm处的吸收带更锐，加强了双色效应。此外克斯镜片玻璃还有吸紫性能，並使佩戴者视物清晰，舒适美观大方。上图（2-2）是光学克斯镜片的光谱特性下图（2-3）为不同光源的光谱分布7-3-4 克罗塞克罗塞（简称克塞），在采用与克斯同样的基础系统上加入MnO2和CeO2作为着色剂 ，玻璃呈淡粉红色。锰在玻璃中主要以Mn2+和Mn3+存在，Mn2+的着色能力较弱，Mn3+则较强。Mn3+对500nm光波有强烈吸收，随着周围氧离子极化状态的不同，吸收峰可在470520nm
36、间波动，所以锰着色的色调不易稳定。Mn3+在紫色和红色光波部分有较高透过率，使玻璃呈淡粉红色。含Mn玻璃的着色受熔制温度和气氛的影响较大。适当降低熔制温度不利于减少Mn的挥发。克塞中还引入CeO2,CeO2是一种氧化剂，保证Mn以Mn3+存在，同时有吸紫作用。Mn引入过量将会影响可见光透过率。图（2-4）是克塞光谱透过曲线。7-3-5 高折射率玻璃传统的眼镜玻璃其nD为1.53231.5300比重为2.542.7。当近视或远视屈光度在6.0D以下时一般折射率的眼镜玻璃完全能满足需要,它具有透明度高,机械性能好、化学稳定性好等优点。若屈光度在10.0D以上时,使用折射率为1.5231.5300的
37、玻璃既影响美观又增加了重量。近年来各国已研制了折射率n大于1.7000而比重为3.0的高折射率玻璃。与n=1.5230的镜片玻璃相比,其优点在于可减少近视镜片的边缘厚度及远视镜片的中心厚度,既增加美观並可减轻镜片的重量。 镜片度数与折射率的关系使用n=1.7000及n=1.5230的玻璃,在以相同R曲率半径磨制的镜片其屈光度分别为和。可以得出D1.7=1.3385D1.532，即使用n=1.7的高折射率玻璃所得到的屈光度比用n=1.5230玻璃制得镜片的屈光度高33.8%。若用n=1.8780时则比n=1.5230得到的屈光度高67.9%。表（2-2）列出了几种不同折射率镜片玻璃，在相同R值时
38、所得到的不同D值。表2-2曲率半径（mm）镜片屈光度 D值n=1.523n=1.700n=1.87810456.78.452.31013.416.834.81520.125.226.12026.833.6表（2-3）列出了各国高折射率玻璃一览表高折射率玻璃性能中国UV美Doo35德SF64美Doo42德BaSF64折射率1.5231.7001.70641.7001.7052色散系数593530.54239.3比重2.543.193.003.163.19高折射率玻璃性能美德美中国E7838LasF32SlimlineGQB折射率1.8781.80971.7001.700色散系数3830.2513
39、9比重5.053.533.33.0表2-3 镜片厚度与折射率的关系由公式，若使用n=1.523及n=1.700二种玻璃欲磨制同一屈光率D的镜片,则高折射玻璃的曲率半径R要比低折射率的曲率半径大得多。当磨65mm，中心厚度为1.0 mm的近视镜片时n=1.700的镜片边缘厚度将比n=1.523的边缘厚度减薄2136%见表（2-4）表2-4 65 mm镜片的边缘厚度值 屈光度Dn=1.523n=1.700差值5.06.174.851.3210.012.328.353.9715.022.2314.128.11图（2-5）是各种折射率镜片材料磨成65 mm各种屈光度近视镜片时的边缘度值。镜片重量与折射
40、率的关系玻璃的折射率决定于玻璃的摩尔体积与摩尔折射度。摩尔折射度愈大，摩尔体积愈小则玻璃折射率愈高。而玻璃的密度d决定于玻璃分子量及摩尔体积。摩尔体积愈小则密度则愈大。因此折射率高的玻璃一般其密度较大，玻璃也较重。欲使玻璃获得高折射率是容易做到的。我们可以在玻璃组份中加入具有高的分子折射度的氧化物。如BaO、La2O3、PbO、Ta2O3、Y2O3、ZrO2、TiO2等。但在增加折射率的同时比重也增加。通常具有n1.700的玻璃其比重约为3.54.2。使用这样的玻璃制作眼镜将使镜片重量加大。为了增大n，减小比重，一般可选用的玻璃系统如下：SiO2B2O3R2ONb2O3SiO2B2O3R2ON
41、b2O3TiO2SiO2B2O3R2OROTiO2ZrO2SiO2B2O3La2O3R2OROTiO2ZrO2高折射率玻璃的改进色散问题表（）所列各国生产高折射玻璃的第一代产品玻璃n=1.700 =30，它与白片=59相比，其色散要大一倍。使用这种玻璃制作的镜片，虽能减薄镜片、减轻重量，但将使佩戴者斜视物体时，使一个白色物体边缘出现自红至兰的色带而造成视觉模糊，减弱视觉敏锐度，影响光学效果。见图（2-6）。为此人们设法改进配方以提高值减小色散。例如美国研制的Doo42，n=1.700，=42，d=3.16美国试成了n=1.700，=51，d=3.3的高射率轻质玻璃。这使高折射轻质玻璃质量有所改
42、进。就目前的技术水平很难在玻璃的比重与值之间取得折衷。为了追求值的提高似乎不得不在比重问题上稍作让步。B玻璃的析晶问题高折射率玻璃含有大量TiO2或Nb2O3，ZrO2，此玻璃在熔制成型过程中极易析晶，並使玻璃制作难度增大。表（2-5）是使用不同波长谱线测定同一玻璃的折射率值表2-5折射率镜片种类nDnFnC白 片1.52301.52981.5208高折射率玻璃1.70001.71431.6941表（2-7）为Doo35的配方重量百分组成SiO2CaONa2OBaOK2OZrO2TiO2Nb2O341531669164表（2-6）各种眼镜材料折射率、值、比重对照表品 名折 射 率值比 重白色冕
43、玻璃1.5230592.542.55CR391.499581.32重火石玻璃1.700304.04高折射率玻璃1.700303.00铌玻璃1.700403.00聚碳酸酯1.586301.2英国Slimline1.700513.37-3-6 多焦点小片玻璃多焦点眼镜（多焦或三焦）是把一个或几个高折射率小片玻璃融合在主镜片上而制成。用于这一目的玻璃种类必需满足特殊的要求。诸如折射率、热膨胀系数、粘度、转化点及在融合过程温度范围内的结晶倾向等，如果被融合玻璃之间由固化至室温的膨胀系数几乎相等时可以制出无应力的融合多焦点镜片。如果在n1=1.5230的平片上磨出一曲率为32.68mm的凹面，则得到屈光
44、度为-16.0D的透镜，再使用n2=1.6540的小片玻璃磨成R32.68mm曲率的凸镜,则得到屈光度为+20.0D的透镜。将小片玻璃熔合在大片上，则熔合部分的综合光度为+4.00D。小片玻璃一般采用火石玻璃或钡冕玻璃制成，为了减少色差，小片玻璃使用值较大的钡冕玻璃效果更佳。7-4防护眼镜玻璃7-3-1辐射光对人眼的伤害太阳的辐射能穿过大气到达地球表面时,其光谱波长分布由280nm的紫外线到3m红外线, 表（2-9）列出了地球表面的正常日光的光谱分布及其在肉眼中的透过程度。表（2-9）辐射光类别波长范围占日光能量%在肉眼中日光透过程度紫外光100-280nm0紫外光280-315nm0.4%被角膜吸收紫外光315-380nm3.9%基本上被眼球前室吸收可见光380-780nm51.8%透射至视网膜红外光780-1.4m31.2%仅短波红外线能透射至网膜，透膜深度红外光1.4m-3m12.7%随红外线波长而导红外光3m-1 mm0被角膜及眼球前室吸收可以认为大气层对于太阳辐射已经有了充足的防护，但是长期在野外工作或暴露于某些反射紫外线强烈的场地，将会造成眼球组织过量吸收有害的红外、紫外辐射能而