關于光致變色鏡片檢測的探討

文 林眉德 李晨 殷芳琴 張佳偉

光致變色鏡片的透射比特性會隨著光照強度和照射波長發生可逆變化，光照越強，鏡片顏色越深，透射比越低，反之則透射比越高。作為光致變色鏡片的特性指標，光致變色響應值是指鏡片在褪色狀態下的光透射比和經過15min光照后變色狀態下的光透射比之比，檢測光致變色響應值有兩種模式，一種稱為在線檢測，即鏡片輻照和透射比檢測同時進行（如圖1），一般為避免輻照光源對透射比檢測的干擾，兩路光路會呈一定的角度。另一種模式是離線測量，即先將鏡片輻照15min，然后快速移置鏡片進行透射比檢測。市場上流行的變色鏡片初始褪色速度普遍較快，離線測量難度較大，因此大多數生產廠家都采用在線模式，但兩路光路的夾角β在設計時會有差異，有45o、30o、22.5o，本文著重探討角度差異對測量結果造成的影響。

圖1 光致變色在線測量圖

1 光照度和角度的關系

輻照光源為平行光，設輻照光源投射到照度計上的面積為dS1，照度為E1，投射到樣品的面積為dS2，照度為E2，則（忽略鏡片表面的弧度，假設是平面鏡片）。因照度和投射面積成反比，所以。因此照度計上檢測到的光照度與鏡片上并不一致，與兩光路的夾角有關。GB 10810.3-2006、ISO 8980-3:2013等標準規定檢測時樣品表面的光照度應滿足（50000±5000）lx，但一般儀器都是設定照度計上檢測到的光照度是50000lx，當β分別為45o、30o、22.5o時，鏡片上的光照度分別約為35335lx、43301lx、46193lx。要使鏡片上的光照度達到50000lx，照度計上的光照度分別約為70710lx、57735lx、54119lx。由于鏡片上光照度的不同，鏡片變色程度就不同，經過15min光照后變色狀態下的光透射比就會有差異。

2 實驗測試結果

下面以實際的檢測為例進行說明，實驗在環境溫度23oC、濕度55%的條件下進行，儀器采用的是原美國技術資源有限公司生產的PHA-002的光致變色光譜分析儀。實驗樣品為上海市依視路光學有限公司生產的2片變色平光鏡片，中心厚度為2.00 mm，樣品變色狀態下為2 類，即

實驗條件為照度計上的光照度為50000lx，但PHA-002的光致變色光譜分析儀的光路設計β為45o，要測試其他角度下的試驗數據，需要通過調整光照度來模擬，其他角度30o、22.5o、0o下的照度按 計算，分別為61237lx、65328lx、70710lx，在這四個照度下分別測量15min光照后變色狀態下的光透射比，實驗結果見表1和圖2。

表1 各個角度下測量的變色狀態下的光透射比

圖2 光致變色鏡片在各角度下的光透射比

3 結論

從實際測量的結果可以得出，光致變色鏡片變色狀態下的可見光透射比隨兩路光路的夾角β增大而增大，在β為45°和0°的條件下，光透射比相差4%左右。若鏡片比處于2類和3類的分界處，則用不同β角設計的光致變色儀器可測出不同的分類，因此實驗室在測量光致變色鏡片時應充分考慮儀器的結構設計，否則可能出現誤判。