Khái niệm về áp lực
Khi thảo luận về khái niệm ứng suất, chúng ta không thể không nhắc đến biến dạng. Ứng suất là lực sinh ra bên trong một vật thể để chống lại sự biến dạng dưới tác động của các lực bên ngoài. Mặt khác, biến dạng đề cập đến sự thay đổi tương đối về hình dạng và kích thước của một vật thể dưới tác động của các lực bên ngoài. Hai khái niệm này, với tư cách là các thông số quan trọng để mô tả và đo lường hành vi và hiệu suất của vật liệu dưới tác động của ứng suất, được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khoa học vật liệu.
Áp lực lên thấu kính
Trong lĩnh vực khoa học vật liệu, ứng suất là một khái niệm quan trọng. Sản xuất thấu kính nhựa là một hướng ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực này, đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về vật liệu thấu kính. Hiện nay, các loại thấu kính phổ biến trên thị trường chủ yếu được làm từ vật liệu nhựa. Trong quá trình sản xuất, việc phát sinh ứng suất trong thấu kính là không thể tránh khỏi. Điều đáng quan tâm là ảnh hưởng của ứng suất lên thấu kính không thể nhận biết bằng mắt thường, mà chỉ có thể được theo dõi hiệu quả bằng các thiết bị kiểm tra quang học chuyên dụng như máy đo ứng suất. Trong quá trình sản xuất, thấu kính thường có thể xuất hiện hai loại hiện tượng ứng suất bên trong: ứng suất định hướng và ứng suất co ngót. Hai loại ứng suất này có thể ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của thấu kính, do đó cần được chú trọng đúng mức.
① Áp lực định hướng
Trong quá trình đúc khuôn vật liệu nhựa, các chuỗi phân tử chịu áp suất và lực cắt cao, khiến chúng trải qua những thay đổi mạnh mẽ. Do các chuỗi phân tử của vật liệu bị đóng băng ở trạng thái hỗn loạn và giãn nở trước khi hoàn toàn trở lại trạng thái tự nhiên, nên ứng suất định hướng dư được tạo ra. Hiện tượng này đặc biệt rõ rệt ở vật liệu PC.
Giải thích đơn giản:
Thấu kính được làm từ vật liệu nhựa. Trong quá trình đúc, sự chuyển đổi từ dạng lỏng sang dạng rắn của thấu kính thể hiện tính không đồng nhất hoàn toàn, dẫn đến ứng suất bên trong. Ứng suất bên trong này biểu hiện dưới dạng áp lực từ các vùng có mật độ cao hơn lên các vùng có mật độ thấp hơn.
②Ứng suất co ngót
Trong quá trình sản xuất vật liệu nhựa, các chuỗi phân tử, khi chuyển từ trạng thái nóng chảy sang trạng thái nguội, có thể trải qua sự phân bố nhiệt độ làm nguội không đồng đều do sự khác nhau về độ dày thành sản phẩm hoặc kênh dẫn nước làm mát. Do đó, sự chênh lệch nhiệt độ này có thể dẫn đến mức độ co ngót khác nhau ở các khu vực khác nhau. Sự khác biệt về tốc độ co ngót giữa các khu vực khác nhau có thể dẫn đến ứng suất dư do tác động của lực kéo và lực cắt.
Giải thích đơn giản:
Trong quá trình làm nguội khi sản xuất thấu kính, các yếu tố như sự khác biệt về độ dày thấu kính và mối quan hệ của chúng với thiết bị làm nguội bên trong, ví dụ như làm nguội nhanh hơn ở một số khu vực và chậm hơn ở những khu vực khác, đều có thể dẫn đến sự phát sinh ứng suất bên trong.
Loại bỏ áp lực lên kính áp tròng
1. Tối ưu hóa kỹ thuật sản xuất
Để giảm thiểu sự phát sinh ứng suất bên trong trong quá trình sản xuất thấu kính, các nhà sản xuất thấu kính liên tục tối ưu hóa và cải tiến kỹ thuật sản xuất. Trong quá trình sản xuất thấu kính, thấu kính trải qua ba bước xử lý nhiệt độ cao. Quá trình xử lý đầu tiên chuyển thấu kính từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn và loại bỏ ứng suất vốn có bên trong chất rắn. Hai quá trình xử lý tiếp theo nhằm mục đích loại bỏ ứng suất bên trong nhiều lần, từ đó đạt được cấu trúc bên trong đồng nhất nhất của thấu kính.
2. Giảm áp lực lên thủy tinh thể
Theo định luật Hooke trong vật lý, dưới điều kiện biến dạng không đổi, ứng suất giảm dần theo thời gian, hiện tượng này được gọi là đường cong giãn ứng suất. Điều này có nghĩa là các tác động của ứng suất định hướng và co ngót sinh ra trong quá trình sản xuất thấu kính sẽ giảm dần khi thời gian bảo quản thấu kính sau khi đúc tăng lên. Thời gian giãn ứng suất của thấu kính có liên quan chặt chẽ đến biến dạng và ứng suất bên ngoài. Trong điều kiện bình thường, ứng suất trong thấu kính sẽ giảm xuống mức tối thiểu sau khoảng ba tháng kể từ khi hoàn thành sản xuất thấu kính. Do đó, nhìn chung, ứng suất bên trong thấu kính về cơ bản được loại bỏ sau khi xuất xưởng.
Sự hình thành căng thẳng trong kính mắt
Với sự hiểu biết về ứng suất của thấu kính, chúng ta biết rằng tác động của ứng suất lên từng sản phẩm thấu kính riêng lẻ là tương đối nhỏ, thậm chí có thể coi là không đáng kể. Do đó, trong tiêu chuẩn quốc gia về thấu kính ở Trung Quốc, các thông số ứng suất không được đưa vào tiêu chí đánh giá chất lượng. Vậy nguyên nhân gốc rễ của ứng suất thấu kính là gì? Điều này chủ yếu liên quan mật thiết đến công nghệ chế tạo thấu kính theo yêu cầu.
Tại các cửa hàng bán lẻ kính mắt, trong quá trình lắp tròng kính đã mài vào gọng, người thợ mài sẽ mài tròng kính lớn hơn một chút so với kích thước thực tế cần thiết để tránh tròng kính bị lỏng quá mức và dễ bị rơi ra khỏi gọng. Điều này đảm bảo tròng kính được cố định chắc chắn vào gọng bằng ốc vít, ngăn ngừa việc bị trượt. Tuy nhiên, thao tác này có thể làm tăng ứng suất lên tròng kính, dẫn đến cảm giác khó chịu khi đeo. Kích thước tròng kính quá lớn hoặc siết quá chặt ốc vít gọng có thể gây ra hiện tượng khúc xạ không đều trên bề mặt tròng kính, tạo ra các gợn sóng và ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh.
Hiện tượng tạo ra căng thẳng do đeo kính
1. Hiện tượng lưỡng chiết
Do kích thước mài của thấu kính lớn hơn một chút, quá trình siết chặt trong lắp ráp khiến vùng ngoại vi của thấu kính bị nén lại, dẫn đến tăng mật độ. Sự thay đổi mật độ này làm thay đổi chỉ số khúc xạ ban đầu của thấu kính, từ đó gây ra hiện tượng "lưỡng chiết" trong thấu kính.
2. Lệch
Hiện tượng tán xạ: Trong quá trình lắp ráp kính mắt, nếu kích thước quá nhỏ, thấu kính sẽ bị nén lại, dẫn đến hình thành các "nếp nhăn" trên bề mặt và gây ra hiện tượng tán xạ lệch hướng của thấu kính.
Khi gặp phải những vấn đề như vậy, chúng ta có thể tháo tròng kính ra khỏi gọng để thay đổi trạng thái nén của tròng kính. Sự thay đổi này chỉ là điều chỉnh ứng suất tạm thời, và sau khi loại bỏ lực tác động bên ngoài, trạng thái của tròng kính có thể được phục hồi hoặc thậm chí được khôi phục hoàn toàn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nếu có sự thay đổi ứng suất bên trong kéo dài do áp lực bên ngoài, ngay cả khi tháo lắp tròng kính, cũng không thể đảm bảo khôi phục tròng kính về trạng thái ban đầu. Trong trường hợp này, lựa chọn duy nhất là đặt làm riêng một tròng kính mới.
Hiện tượng mỏi thấu kính thường gặp hơn ở kính gọng toàn khung, và ở kính nửa gọng, hiện tượng này cũng có thể xảy ra nếu gọng kính quá chặt. Loại hiện tượng này thường xảy ra ở vùng rìa của thấu kính, và độ mỏi nhẹ có tác động nhỏ đến chất lượng thị giác và khó nhận thấy. Tuy nhiên, nếu độ mỏi quá mức, nó sẽ ảnh hưởng đến vùng quang học trung tâm, dẫn đến nhìn mờ và mỏi mắt, đặc biệt khi nhìn vào vùng rìa hoặc trong các chuyển động quét.
Vì ứng suất trong gọng kính chủ yếu gây ra bởi sự nén ép của khung kính, nên kính không gọng có khả năng giảm ứng suất tốt hơn.
Phương pháp tự kiểm tra độ căng thẳng khi đeo kính
Sau khi chịu tác động của các lực bên ngoài, thấu kính làm từ các vật liệu khác nhau sẽ tạo ra các dạng ứng suất khác nhau do sự khác biệt về mật độ, độ cứng và cấu trúc bên trong. Tuy nhiên, hiện tượng ứng suất có thể xảy ra bất kể vật liệu là gì. Sau đây là phần giới thiệu ngắn gọn về phương pháp kiểm tra ứng suất. Các công cụ cần thiết là màn hình máy tính và thấu kính phân cực.
Phương thức hoạt động:
1. Khởi động máy tính và mở một tài liệu Word trống. (Kiểm tra độ bền cần sử dụng ánh sáng phân cực, và màn hình máy tính là một nguồn ánh sáng thường dùng cho việc kiểm tra độ bền.)
2. Đặt kính trước màn hình máy tính và quan sát kỹ xem có hiện tượng bất thường nào xảy ra không.
3. Sử dụng kính phân cực (các lựa chọn bao gồm kính râm phân cực, kẹp kính phân cực và kính xem phim 3D) để quan sát các mẫu ứng suất trên thấu kính của kính mắt và màn hình máy tính.
Tròng kính phân cực có thể làm lộ rõ hiện tượng biến dạng sọc ở vùng ngoại vi của thấu kính, đây là biểu hiện của các dạng ứng suất. Sự phân bố ứng suất trên kính thường xuất hiện dưới dạng các điểm ứng suất và trường ứng suất, và mức độ của các dạng ứng suất có liên quan chặt chẽ đến tác động của ứng suất lên kính. Bằng cách phân tích sự phân bố các dạng ứng suất, chúng ta có thể dễ dàng xác định hướng nén và lượng biến dạng mà thấu kính đã trải qua trong quá trình lắp ráp.
Khi kiểm tra, thấu kính nguyên bản trước khi lắp ráp vẫn còn chứa một mức độ ứng suất nhất định ngay cả khi không có lực tác động bên ngoài. Điều này là do các lực không đồng đều như nén và co ngót trong quá trình sản xuất, dẫn đến ứng suất bên trong. Cần lưu ý rằng sự hiện diện của ứng suất bên trong trong kính mắt là khó tránh khỏi, và một lượng ứng suất nhỏ hoặc tối thiểu là có thể chấp nhận được. Đồng thời, các ứng suất không được phân bố tập trung ở tâm quang học của thấu kính để tránh ảnh hưởng đến chất lượng thị giác.
Tóm lại
Tác động gây căng thẳng của kính mắt có thể ảnh hưởng đến chất lượng thị giác, chẳng hạn như cảm giác khó chịu khi đeo và hiện tượng tán xạ ở vùng thị giác ngoại vi. Tuy nhiên, chúng ta cần nhận thức rằng tình trạng căng thẳng khi đeo kính mắt rất khó tránh khỏi, và miễn là nằm trong phạm vi hợp lý, tác động đến thị lực hầu như không đáng kể. Tròng kính đặt làm riêng được sản xuất bằng công nghệ tiện, giúp giảm thiểu tình trạng căng thẳng, và hiện nay đã trở thành sản phẩm chủ đạo trên thị trường kính mắt cao cấp.
Thời gian đăng bài: 12/01/2024