关于光致变色镜片检测的探讨

文 林眉德 李晨 殷芳琴 张佳伟

光致变色镜片的透射比特性会随着光照强度和照射波长发生可逆变化，光照越强，镜片颜色越深，透射比越低，反之则透射比越高。作为光致变色镜片的特性指标，光致变色响应值是指镜片在褪色状态下的光透射比和经过15min光照后变色状态下的光透射比之比，检测光致变色响应值有两种模式，一种称为在线检测，即镜片辐照和透射比检测同时进行（如图1），一般为避免辐照光源对透射比检测的干扰，两路光路会呈一定的角度。另一种模式是离线测量，即先将镜片辐照15min，然后快速移置镜片进行透射比检测。市场上流行的变色镜片初始褪色速度普遍较快，离线测量难度较大，因此大多数生产厂家都采用在线模式，但两路光路的夹角β在设计时会有差异，有45o、30o、22.5o，本文着重探讨角度差异对测量结果造成的影响。

图1 光致变色在线测量图

1 光照度和角度的关系

辐照光源为平行光，设辐照光源投射到照度计上的面积为dS1，照度为E1，投射到样品的面积为dS2，照度为E2，则（忽略镜片表面的弧度，假设是平面镜片）。因照度和投射面积成反比，所以。因此照度计上检测到的光照度与镜片上并不一致，与两光路的夹角有关。GB 10810.3-2006、ISO 8980-3:2013等标准规定检测时样品表面的光照度应满足（50000±5000）lx，但一般仪器都是设定照度计上检测到的光照度是50000lx，当β分别为45o、30o、22.5o时，镜片上的光照度分别约为35335lx、43301lx、46193lx。要使镜片上的光照度达到50000lx，照度计上的光照度分别约为70710lx、57735lx、54119lx。由于镜片上光照度的不同，镜片变色程度就不同，经过15min光照后变色状态下的光透射比就会有差异。

2 实验测试结果

下面以实际的检测为例进行说明，实验在环境温度23oC、湿度55%的条件下进行，仪器采用的是原美国技术资源有限公司生产的PHA-002的光致变色光谱分析仪。实验样品为上海市依视路光学有限公司生产的2片变色平光镜片，中心厚度为2.00 mm，样品变色状态下为2 类，即

实验条件为照度计上的光照度为50000lx，但PHA-002的光致变色光谱分析仪的光路设计β为45o，要测试其他角度下的试验数据，需要通过调整光照度来模拟，其他角度30o、22.5o、0o下的照度按 计算，分别为61237lx、65328lx、70710lx，在这四个照度下分别测量15min光照后变色状态下的光透射比，实验结果见表1和图2。

表1 各个角度下测量的变色状态下的光透射比

图2 光致变色镜片在各角度下的光透射比

3 结论

从实际测量的结果可以得出，光致变色镜片变色状态下的可见光透射比随两路光路的夹角β增大而增大，在β为45°和0°的条件下，光透射比相差4%左右。若镜片比处于2类和3类的分界处，则用不同β角设计的光致变色仪器可测出不同的分类，因此实验室在测量光致变色镜片时应充分考虑仪器的结构设计，否则可能出现误判。