フォトクロミック グラスは、フォトクロミック レンズと呼ばれる特殊な光学レンズを含むことで機能します。これらのレンズは、特定の種類の光 (通常は紫外線) が存在すると自動的に暗くなり、その光がなくなると再び透明になります。フォトクロミック ガラスは、ガラス、プラスチック、ポリカーボネートなど、さまざまな素材でできている場合があります。
私が学生の頃、メガネをかけていた同級生がいました。ただし、これらは一般的な矯正メガネではありません。彼らはもっと珍しいものでした。彼が外で遊んでいると自動的に暗くなりましたが、屋内にいると明るくなりました.
私はその男に彼の「魔法のメガネ」について尋ねたところ、彼はかなり誇らしげに、それが調光メガネであると発表しました.
写真提供:Pexels
この記事では、これらのタイプのメガネとその背後にある科学について説明します.
フォトクロミック/フォトクロミック グラスはどのように機能しますか?
短い答え: 通常プラスチックでできている現代のフォトクロミックガラスには、紫外線が当たると分子構造が変化し（したがって、より多くの光を吸収し）、暗くなる炭素ベースの分子が含まれています。同様に、UV 光がない場合、分子は元の形状に戻り、ガラスは再び透明になります。
フォトクロミック グラスとは?
フォトクロミック ガラスは、フォトクロミック レンズと呼ばれる特殊な光学レンズで構成されており、適切な強度の特定の種類の光 (通常は紫外線) が存在すると自動的に暗くなり、その特定の光が存在しないと再び「透明」になります。
写真提供:Pexels
フォトクロミック レンズとも呼ばれ、主にサングラスや窓に使用され、太陽がまぶしすぎると 1 ～ 2 分で暗くなり、周辺光が少ない状況では数分で透明になります。フォトクロミック ガラスは、ガラス、プラスチック、ポリカーボネートなど、さまざまな素材でできている場合があります。
フォトクロミック レンズは、1960 年代初頭にコーニング グラス ワークスのウィリアム H. アーミステッドとスタンリー ドナルド ストゥーキーによって発明されました。しかし、これらの仮の眼鏡のデザインは、私たちが最近よく目にするものとはかなり異なっていました.
(通常の) サングラスはどのように機能しますか?
通常のサングラス (フォトクロミックでないもの) には、特定の波長の光を遮断するという基本的な動作原理があります。これは 2 つの方法のいずれかで行われます。最初のタイプのサングラスはカラー フィルターを使用します。これらのフィルタが行うことは、入射光の特定の色のみを通過させることです.
着色ガラスは、特定の色の光のみを通過させます。
2 番目のタイプのメガネは、偏光と呼ばれる光学現象に依存しています。このようなメガネは、特定の方向に振動する光波のみを通過させます。
フォトクロミック グラスはどのように機能しますか?
初期のフォトクロミック ガラスは通常ガラスでできており、古い写真フィルムと同じように、光にさらされると暗くなるハロゲン化銀 (塩化銀など) の小さな結晶が含まれていました。
古い写真フィルムは、光に長時間さらされると暗くなります。 (画像ソース:ウィキペディア)
ただし、これらのフィルムとは異なり、フォトクロミック レンズの暗色化は可逆的でした。つまり、周囲光を下げると、レンズは再び透明になります。そのようなレンズのガラスに使用されている結晶は、数もサイズも非常に小さいものでした。初期のフォトクロミック ガラスには、人間の髪の毛の 100 分の 1 の薄さのハロゲン化銀結晶が 0.1% 未満しか使用されていませんでした。
しかし、現代のフォトクロミックガラスは通常、ガラスではなくプラスチックでできており、銀化合物の代わりに炭素ベースの (有機) 分子を含んでいます。このような化合物は、特定の種類の光 (通常は太陽光の成分である紫外線) の存在/非存在に応じて分子構造が変化するため、迅速な黒化と迅速なクリアリング効果を達成するためのより優れた、より効率的な代替手段です。 .
最も一般的に使用されるフォトクロミック分子はナフトピランとオキサンであり、UV 光にさらされると分子構造を可逆的に変化させる能力があります。以下は、そのような反応の一般的な例です:
紫外線にさらされると、左側の分子がどのように再配置されるかに注目してください。 (写真提供:アメリカ化学会の出版物)
フォトクロミック グラスの欠点
フォトクロミック ガラスの最も一般的に報告されている欠点の 1 つは、暗くなるよりもクリアするのに時間がかかることです。たとえば、人がしばらく日光にさらされた後に屋内を歩くと、メガネは最初の 5 分間、約 60% の光しか透過しません。さらに、完全に透明になるまでに 1 時間ほどかかることもあります!
もう 1 つの大きな欠点は、フォトクロミック化合物が変化するために熱と光の存在に依存しているため、このようなメガネは冬に効果的であり、夏には効果的ではないことがわかっています (最も必要な時期です!)。
フォトクロミック ガラスは、車内やその他の自動車内では効果が低いとも報告されています。これは、これらの車両のガラス窓自体が紫外線を大幅に遮断するためです。そのため、ガラスに存在するフォトクロミック分子は、変化を受けて効果を発揮するのに十分な紫外線を受けません。
これらのいくつかの欠点にもかかわらず、フォトクロミック レンズが光学工学の優れた作品であることは間違いなく、外に出るたびにメガネを交換したくない人にとって非常に便利です!
