生活科普:拍照时,你的眼镜为什么会反光?
来源:科普中国
发布时间:2021-11-25
浏览次数:389

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出品:科普中国

制作:X-Y(中科院大连化学物理研究所)

监制:中国科学院计算机网络信息中心

俗话说:“眼睛是心灵的窗户”。我们通过它来领略四季的变换,阅读浩瀚的书海,把整个世界装进脑海心田。

然而,过度的使用终究会让它不堪重负,逐渐变得模糊不清,最终还是要靠眼镜重新让它变得清晰明亮起来。

图片来源:Veer图库

我国青少年近视发病率高达50%-60%,高居世界第一位,而佩戴眼镜的人群总数约有8亿!

无论是能让学生们看清黑板的近视镜,还是帮助老大爷阅读报纸的老花镜,都有一个共同的特点:在日光灯或者是太阳光下会反射出特定的颜色,比如翡翠一样的绿色:

眼镜反射的日光灯(图片来源:作者拍摄)

亦或是天空一样的蓝色:

眼镜反射的日光灯(图片来源:作者拍摄)

这些颜色是如何产生的呢?不同的眼镜为何反射的颜色也不尽相同呢?我们接下来就利用光学的知识来解答这一问题。

眼镜为何有颜色

首先还是要从镜片的材质说起。相比于玻璃镜片,树脂镜片因其具有重量轻、不易碎等特点,被越来越多的被人们所选用。

树脂镜片最大的缺点就是透光性较玻璃镜片明显差一些,使得光线通过镜片入射进人眼的强度明显减小,而反射回去的光线强度增大,这样我们所看到的物体就会较它实际的样子偏暗一些。

而别人再看戴眼镜的我们时,就会看到镜片上强列的反射亮光,像光幕罩在上边一样,完全看不清藏在眼镜后面明亮的双眼,并且在拍照时也同样无法照清楚眼睛。

图片来源:Veer图库

为了解决这一问题,人们将镀膜技术应用在镜片上,来减小镜片对光线的反射。这样,通过镜片的光线就会明显增强,实现既美丽了自己,又明亮了他人的目的。

增透膜(或减反射膜)的工作原理如图所示。简单来说,就是利用入射光线在增透膜的两侧所形成的反射光线,彼此相互干涉形成干涉相消,从而使得反射光强度降至最低、入射光强度增至最大的目的。

增透膜工作原理图(图片来源:作者制作)

增透膜的厚度与所要增透的光线的波长(或者颜色)直接相关,所要增透的光线颜色不同,增透膜的厚度也就不尽相同,因而单一增透膜无法实现对所有颜色的光线全部等量的增透。

这样在太阳光或者日光灯这种由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光所形成的白光的照射下,就会有部分光线因为没有增透或者增透不够而反射出来,这也就解释了为什么不同的镜片会反射不同的颜色。

光谱颜色和波长关系(图片来源:作者制作)

常见的膜层颜色有绿膜、蓝膜、紫红膜、黄金膜等。

1.绿膜

绿膜是目前最标准的减反射膜,也是最直观的用于区分镀膜镜片和非镀膜镜片的膜层颜色。

绿膜在绿光的波长(515nm)处增透效果较差,所以反射光中残留了这个绿色。

相对来说,绿膜层在缓解眼睛疲劳的效果上比较好,而且淡淡的绿色在镜片上不易被发现,是最常见的镜片镀膜层颜色。

2.蓝膜

通过长期研究人们发现紫外光对眼睛细胞有强烈的破坏性,而短波可见光,即紫光和蓝光,对眼底视网膜也可能有相当程度的破坏作用。特别是对老年性视网膜黄斑变性患者来说,紫光和蓝光均可能会进一步加快病情恶化。

利用蓝膜镜片反射蓝紫光的特点,能够将99%以上的蓝紫光光与辐射反射掉,为戴镜者营造一个最安全的用眼环境。

但是蓝膜也存在一定的不足之处:蓝光的光能量反射太大,约为10~15%。这样的镜片,从光学角度而言,防蓝光的同时也降低了透光率。

3.紫红膜

紫红膜在700~780nm所对应的红光的波长处增透效果较差,所以反射光中残留了这个波段的红光,它的透光率比蓝膜镜片稍好些,因为红光不是人眼敏感的颜色。

4.黄金膜

黄金膜在红光及黄光的波长范围增透效果较差,所以在反射光中残留了这种如黄金般装饰效果很强的黄光。

眼镜的选择与保养

究竟哪种颜色的镜片效果最好目前还没有定论。一般来说,可以根据自己的喜好和需求,选择不同增透膜的镜片,并且镜片反射的光颜色越淡越好。

很多戴镜者在眼镜清洁时,往往会用衣服或者纸张直接擦镜片,这对膜层是有损伤的风险的。

因为镜片表面的灰尘汗渍等污垢干燥之后会吸附在镜片上形成很硬的块状颗粒,这个时候直接擦拭镜面,这些颗粒就会裹挟在衣服或者纸张里面跟着来回剐蹭镜片,很容易划伤增透膜。

正确的做法,应该是先用清水充分冲洗润湿镜片,再在镜片表面涂抹洗洁精、洗手液等有去油效果的表面活性剂,之后用眼镜布把水吸干即可。

参考资料:

[1]乔庆军. 浅析树脂镜片镀膜的光学效果[J]. 2021(2016-25):75-75.

[2] 王小东. 多层减反膜对镜头眩光的改善. 南京理工大学, 2007.

[3] 郝志红. 浅析眼镜片减反射膜层[J]. 中国眼镜科技杂志, 2020, No.325(03):108-111.

[4] 高雅萍. 眼镜材料技术[M]. 高等教育出版社, 2015.

[5] 陈雄. 树脂镜片的表面处理(中)[J]. 中国眼镜科技杂志, 2000(6):2.




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