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人类视野的“第二窗口”

2023-01-11李瑞祥邵红能

科学大众(中学) 2022年12期
关键词:镜片眼镜玻璃

李瑞祥 邵红能

眼镜最早出现于1289年的意大利佛罗伦萨,据说是一位名叫阿尔马托的光学家和一个叫斯皮纳的人发明的。一般地,眼鏡是指镶嵌在框架内的透镜镜片,戴在眼睛前方,以改善视力、保护眼睛或作为装饰。不过,也有特制眼镜供观看3D立体影像或虚拟真实影像。我们一直都在讨论眼镜的应用,却很少去了解它的发展历史,今天不妨就来看看眼镜的历史与发展。

眼镜的前世今生

1268年,罗杰·培根最早记录了用于光学目的的透镜。眼镜则最早出现于1289年的意大利佛罗伦萨,据说是一位名叫阿尔马托的光学家和一个叫斯皮纳的人发明的。1784年,身患近视和远视的美国发明家本杰明·富兰克林发明了远近视两用眼镜。1825年,英国天文学家乔治·艾利发明了能矫正散光的眼镜。

1840年鸦片战争以后,西方的配镜技术传入我国,为中国眼镜行业的发展开辟了新的道路。清朝末年,首先是英国人约翰·高德在上海开设了高德洋行,专营机磨眼镜。之后其他洋人接踵而来,如托极司开设了明晶洋行,雷茂顿开设了雷茂顿洋行。1911年,曾经在高德洋行工作的中国人筹资开设了中国精益眼镜公司。精益眼镜公司的开业,使我国眼镜行业有了新的发展。

众所周知,近视眼镜是一种为了矫正视力、让人们可以清晰看到远距离物体的眼镜,目的是使眼球的睫状肌保持一定的调节能力。近视眼镜对于高度近视引起的并发症,如视网膜脱落、玻璃体混浊、白内障、青光眼、眼球震颤等,均有一定的预防作用。

其实,早期的眼镜都是老花镜,也就是远视者所用的凸透镜。到16世纪中叶,才有近视者用的凹透镜。自人类发明镜片以来,一直用水晶、玻璃磨制镜片。中国除采用水晶,还使用人造水晶,后来才使用玻璃镜片。1937年,法国人发明了一种叫亚克力的塑料眼镜片,虽不易破碎,但清晰度差。1954年,法国依视路公司的一位工程师从制造飞机座舱的材料中受到启发,从而发明了树脂镜片。自此以后,这种镜片便成为世界镜片王国的至尊,一直沿用到今天。

把镜片直接戴在眼球上,这无疑是一件很困难的事,但500多年前,人们就开始大胆设想并努力实践,最终成功制造出可以让视觉清晰的神奇道具——隐形眼镜。1508年的一天,著名画家达·芬奇偶然把头伸进盛满水的半球形玻璃缸向外看,他惊奇地发现,这可以改变眼睛的视觉功能。以盛满水的玻璃缸表面替代角膜的光学功能,就是发明隐形眼镜的最早基本原理。1888年,德国科学家阿道夫·菲克制作了一副大于角膜的角巩型吹制玻璃镜片,用于矫正视力,成功制造出第一副隐形眼镜,被称为“巩膜透镜”。

小小眼镜隐藏神秘科学

据考证,最早的眼镜在意大利出现后,历史上第一幅戴眼镜的人物画像是托马索于1352年所作的普罗旺斯像。

其实,眼镜诞生之前,13世纪著名的穆拉诺玻璃厂就开始生产玻璃镜片了。穆拉诺是位于意大利威尼斯北部的一个小岛,长期以来一直被视为玻璃制造中心。13世纪末,玻璃工匠成功地取得了重大突破——他们磨出了两个凸透镜,将两个凸透镜放在带有轴的木制环中,并用铆钉连接。尽管这副“铆钉眼镜”无法让配戴者固定戴在眼睛上,但在当时而言,配戴者的视觉清晰全依赖于此。配戴者只要握住它,并将它放于眼前,就能改善视力。当时,穆拉诺有着严格的规定,玻璃制造工艺不与外界分享,配方更是最高机密,禁止玻璃工匠离开这座岛,违反这些规定的人甚至会被处以死刑。因此,在当时,整个世界都需要依靠意大利,因为只有穆拉诺玻璃厂才能生产镜片所需的透明玻璃。后来,德国也制造出了“铆钉眼镜”,德国最古老的一副眼镜是在德国北部的维恩豪森修道院中发现的。

还有一种神秘的眼镜,便是变色眼镜。变色眼镜采用的这种特殊玻璃叫作光致变色玻璃。它在制造过程中,预先掺进了对光敏感的物质,如氯化银、溴化银(统称卤化银)等,还有少量的氧化铜催化剂。眼镜片从没有颜色变成浅灰、茶褐色,再从黑眼镜变回普通眼镜,都是卤化银在“变魔术”。在变色眼镜的玻璃里,有和感光胶片的曝光成像十分相似的变化过程。卤化银见光分解,变成许许多多黑色的银微粒,均匀地分布在玻璃里,玻璃镜片因此显得暗淡,阻挡光线通行,这就是黑眼镜。但是,和感光胶片上的情况不一样,卤化银分解后生成的银原子和卤素原子依旧紧紧地挨在一起。当回到稍暗一点的地方,在氧化铜催化剂的促进下,银原子和卤素原子重新化合,生成卤化银,玻璃镜片又变得透明起来。

卤化银常驻在玻璃里,分解和化合的反应反复无穷地进行着。照相胶卷和印相纸只能用一次,变色眼镜却可以一直使用下去。变色眼镜不仅能随着光线的强弱变暗变明,还能吸收对人眼有害的紫外线,的确是眼镜中的上品。

眼镜在中国的发展

苏州是我国眼镜的发源地,1735年,苏州已出现专门生产眼镜的手工作坊。到了清康熙年间,眼镜的制作与销售已在北京、上海、苏州、天津、广州等地蓬勃发展,眼镜已成了专门的商品。不过,中国早期眼镜的图像及实物资料存世不多。清李光庭所著《乡言解颐》记载,我国古代眼镜根据十二地支来划分深浅标度。

中国最早的眼镜是在明代经海上和陆路由西方传入的,刚传入时,眼镜名为“优逮”(阿拉伯文的译音)。明代崇祯初年(1628年),苏州眼镜史上出现了一位杰出的技师,名叫孙云球。他从小勤奋好学,当时他看到视力不佳的人很痛苦,但单照镜之类又使用不方便,于是就精心研制了一种可常架在眼镜上的镜片。同时,他又掌握了对光(验光)的技术,按照人的年龄和不同的视力研制出老花镜、近视镜、远视镜等品种以及各种光度的镜片,并编制了一套“随目对镜”的原始验光方法用以验目配镜。后来,孙云球又研制了不同用途的光学镜头,有百花镜、鸳鸯镜、放大镜、多面镜、幻容镜等数十种之多。从此,孙云球制造的眼镜名扬各地。他的科技著作《镜史》,对推动后世眼镜制造技术起着不可估量的作用。

“眼镜”一词直到清初才出现。早期的舶来眼镜多由洋行销售,到道光年间,中国人自己的眼镜铺已有很多。1911年,在上海开张的中国精益眼镜公司是中国最早用科学验光的眼镜店,民国时,其分号遍布全国各大码头。

时代在发展,眼镜的种类和功能也开始越来越多。太阳镜、隐形眼镜、篮球眼镜等一系列功能性眼镜随着各类人士的客观需要,开始在全球广为流行。眼镜的一路走来,帮助人们矫正眼部疾病,消除眼部危害,只为让人们的生活更美好!

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