Les verres ophtalmiques

Les verres opthalmiques

A partir de quel matériau est fabriqué le verre ?A quelle température dond la silice?A quoi sert le fondant ajouté à la silice?A quoi sert la chaux?Qu'est-ce qui explique que le verre casse alors que le métal se déforme?A quoi sert le recuit?Qu'ajoute-on dans le verre pour qu'il soit teinté?Qu'est-ce que la réfraction?

Répondre aux questions suivantes:

Fabrication des verres organiques

Les thermodurcissables

Liquide Solide

Chauffage

( Pate ) ( Gâteau )

On peut les comparer au gateau: Lorsqu'il ont durci après cuissons, ils ne peuvent plus se ramollir à nouveau.La réaction qui permet de passer de l'état d'un liquide visqueux composé de monomères à un produit solide est appelé réticulation

Monomère Polylmère Liaison entre les polymères

Réticulation

Fabrication des verres organiques

Les thermodurcissables

Fabrication: Les monomères liquides (résine) sont versés dan un moule. Ces moules sont ensuite introduits dans une étuve où ils sont soumis penant plusieurs heures à un cycle de températures - ou, pour certaines matières à un rayonnement ultra-volet, ce qui fait durcir la résine.Enfin on procède au démoulage

Fabrication des verres organiques

Les thermodurcissables

Parmis les thermodurcissables on peut citer le CR39 (organique 1.5)

Fabrication des verres organiques

Les thermoplastiques

Granulés Liquide Solide

Chauffage

Refroidissement

On peut les comparer au chocolat: lorsqu'ils ont durci après refroidissement, ils peuvent ramollir à nouveau

Fabrication des verres organiques

Les thermoplastiques

Fabrication:Les thermoplastiques sont fabriquéss par polycondensation.Le matériau de base se présente souos forme de granulés. Ces granulés sont ramollis par chauffage et injectés dans des moules par une vis d'extrusion. Après un temps de refroidissement on procède au démoulage.

Fabrication des verres organiques

Les thermoplastiques

granulés

moules

vis d'extrusion

Parmis les thermoplastiques, on peut citer le polycarbonate.

Ces deux techniques de fabrication permettent de fabriquer des verres finis ou semi-fini.

Bravo!!Tu es maintenant incollable sur les matériau des verres ophtalmiques

Prorpiétés des matériaux

Propriétés optiques

L'indice de réfraction

Propriétés physiques

La masse volumique

Propriétés mécaniques

Dureté

Propriétés chimiques

Transmission / absorption et coupure UV

La constringence

Propriétés thermiques

Résilience

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L'indice de Réfraction

La pièce dans le verrePourquoi la pièce réapparait-elle?

Le rayon lumineux dans l'eau sucréeComment se comporte le rayon lumineux dans le liquide?

Parce que l'eau dévie le rayon lumineux et la rend ainsi visible

Il est dévié

L'indice de Réfraction

La réfraction de la lumièreQue constate-on lorque les milieux sont identiques?

Que constate-on lorsque les milieux sont différents?

Le rayon lumineux n'est pas dévié.

On observe une déviation

La valeur de la déviation dépend de L'indice de réfraction des milieux.L'indice de réfraction correspond au raport de la vitesse de la lumière ans le vide ou célérité C sur la vitesse de la lumière dans le milieu considéré. n = C / vC: célérité (vitesse de la lumière dans le vide)v: vitesse dela lumière dans le matériau considéréLes indices de réfraction des verres optiques varient entre 1.5 et 1.9L'épaisseur d'un verre de forte correction diminue lorsque l'indice de réfraction augmente.

Représenter l'observation faite sur le schéma ci-dessous:

La lumière blanche (lumière visible = que l'oeil perçoit) est composée d'une multitude de lumière colorées (monochromatique)A chaque couleur correspond une valeur de longueur d'onde

Les longueurs d’onde de la lumière visible varient de 380 nanomètres (lumière violette) à 780 nm (lumière rouge). Dans un verre, les lumières colorées ne sont pas toutes déviées identiquement lorsqu’un rayon lumineux est réfracté, c’est ce qu’on nomme la dispersion. L’indice de réfraction du milieu évolue donc avec les longueurs d’onde Le pouvoir dispersif k d’un verre indique sa tendance à disperser la lumière. La constringence ν_e (ou nombre d’Abbe) d’un verre est l’inverse du pouvoir dispersif.Elle est comprise entre 30 (fort éparpillement des couleurs) et 60 (faible éparpillement) Une faible constringence provoque des aberrations chromatiques en périphérie de verre.

→Couleur avec et sans filtre Que change le filtre ? Pourquoi ce changement ?

Le filtre change la couleur de la lumière. Chaque filtre absorbe certaines longueurs d’onde de la lumière.

L’absorption d’un verre c’est sa propriété à absorber la lumière. C'est la quantité d'énergie qui n'est ni transmise à travers la matière ni réfléchie par les surfaces.L’absorption d’un matériau dépend de sa densité électronique (du nombre d’électrons). On teinte les verres avec des colorants ayant une très forte densité électronique.Les verres optiques n’absorbent pas tous les ultra-violets de la même façon.La coupure UV est déterminée sur la courbe de transmission du verre par la longueur d’onde en deçà de laquelle le verre transmet moins de 1% de la lumière ; elle s’exprime en nanomètre. Plus la coupure UV est haute, meilleure est la protection

Les ultra-violets On distingue 3 types d’ultra-violets : - Les UVA (380 à 315 nm) qui représentent 95% des UV atteignant la terre et qui permettent le bronzage. Ils sont absorbés en grande partie par le cristallin, seul un petit pourcentage atteint la rétine. - Les UVB (315 à 280 nm) qui représentent 5% des UV atteignant la terre. Ils sont responsables des brûlures de la peau. Ils sont en majorité absorbés par la cornée, seule une petite partie atteint le cristallin. - Les UVC (280 à 200 nm) qui sont les plus dangereux et sont bloqués par la couche d’ozone. Conséquences des UV sur l’œil - Sècheresse oculaire - Lésions conjonctivales - Photo kératite ou ophtalmie des neiges (qui est douloureuse et peut entrainer une cécité transitoire) - Cataracte précoce - Atteintes rétiniennes Les enfants sont plus vulnérables face à ces atteintes, il est donc important de les protéger efficacement. Il est possible d’améliorer encore cette absorption par un traitement de surface qui absorbe les UV (ce qui est souvent le cas sauf les verres minéraux). La lumière bleue (380 à 500 nm) La lumière bleue est nocive pour la rétine. Elle favorise l’éblouissement.

A partir des informations données par le catalogue, indiquer quels sont les avantages et les inconvénients du point de vue des propriétés optique des verres suivants :

Rappel: Masse volumique (g/cm ) : ρ=_________ Densité : d =ρ /ρ N.B. : ρ (masse volumique de l' eau)=1g/cm donc : d =ρ - Alors que la masse volumique des verres minéraux augmente avec l'indice, celle des verres organiques reste stable.

m(g)

V(cm )

matériau

eau

matériau

→Impact du chauffage sur la barre de métal. Que constate-t-on lorsque le réchaud est allumé ? Que constate-on quelques minutes après avoir éteint le réchaud ?

Le métal se dilate et s’allonge sous l’effet de la chaleur.

Le métal revient à sa taille initiale

Ces variations de taille (et de volume) en fonction de la température sont caractérisées par le coefficient de dilatation thermique linéaire.

Comparaison du coefficient de dilatation thermique linéaire du verre et de l’antireflet : (L’allongement de chaque matériau est représenté en hachuré)

Qu’observe-t-on ?

Le verre minéral et l’antireflet s’allonge dans les mêmes proportions. Le verre organique s’allonge davantage.

Quelle en sera la conséquence ?

L’antireflet ne pouvant pas s’étirer autant que le verre, il va craqueler si la température est trop importante.

La dureté caractérise la résistance aux rayures. - Le verre minéral est très résistant aux rayures mais peut être rayé par des aciers ordinaires, des abrasifs ou du sable. Il est coupé par le diamant. - Le verre organique est beaucoup moins résistant à l’abrasion et ce d’autant plus que l’indice est élevé. - Le polycarbonate est le matériau le plus tendre. Pour améliorer la dureté des verres organiques et polycarbonate, on peut leur associer un vernis durcisseur

La résilience caractérise la résistance aux chocs mécanique - Les verres minéraux doivent résister au test de la bille d’acier de 16 grammes lâchée à 1.27 mètres de hauteur sur le verre. - Pour les verres organiques, la bille d’acier est lâchée d’une hauteur de 2 mètres. - Le polycarbonate, le Trivex et certains organiques (MR8) sont particulièrement résistants aux chocs - Le verre minéral n’est pas très résistant aux chocs, c’est pour cela qu’il est interdit de le vendre aux mineurs.

Les propriétés chimiques testent la capacité de résistance d’un matériau face aux agressions des agents chimiques auxquels il peut être exposé. Le polycarbonate blanchit au contact d’éther d’acétone Tous les autres verres résistent aux solvants.

Tableau comparatif chiffré des propriétés des verres (donnée du catalogue Essilor et Novacel) N.B. : Ces données fluctuent en fonction des fabricants, il s’agit d’un ordre de grandeur.

Les différentes propriétés de matériaux des verres n'ont plus de secret!!!!

Les verres de prescription sont réalisés : - soit à partir d’un semi fini dont il reste une face à surfacer - soit à partir d’un palet dont on surfacera les deux faces

Avant le surfaçage on procède pour les verres organiques au détourage pour réduire le verre au diamètre demandé.

Le surfaçage digital (free form)

Le surfaçage traditionnel

1er visionnage : Quelles sont les étapes qui succèdent au détourage ?

Ces étapes sont l’ébauchage, le polissage et le contrôle cosmétique.

2ème visionnage : En quoi consistent ces étapes ?

Ebauchage : Un outil vient usiner une face du verre à la forme souhaitée. Polissage : Un outil abrasif vient polir le verre continuellement arrosé.

Le surfaçage est réalisé en trois étapes : l’ébauchage, le doucissage et le polissage

Cette technique consiste à surfacer la surface arrière du verre (le plus souvent) par un procédé point par point et au moyen d’une machine à commande numérique. Cette machine pilote les positions du verre et de l’outil en trois dimensions avec une extrême précision. L’usinage en 2 phases - Ebauchage avec une fraise - Finition réalisé au moyen d’un outil spécifique en diamant.

le polissage

Quelle est la conséquence sur les verres d’une compensation importante ?

Lorsque la compensation est importante, le verre est plus épais et donc moins esthétique et plus lourd.

A vous de réfléchir:Quels sont les procédés que vous connaissez qui permettent d’obtenir un verre plus mince ?

Observation: changement de l'indice du verre

Comparer les verres de vergence identique et d’indices différents que constate-t-on ?

Pour une compensation importante, l’épaisseur d’un verre diminue lorsque l’indice de réfraction augmente.

En consultant le tableau comparatif des propriétés (en fin de partie 2 de « verres ophtalmiques »), indiquer quels sont les inconvénients des verres hauts indices minéraux et organiques.

Verres minéraux :

Verres organiques :

Les verres minéraux hauts indices ont une constringence faible (ce qui engendre davantage d’aberrations chromatiques) et ils sont plus lourds (cf la masse volumique)

Les verres organiques hauts indices ont une constringence plus faible.

Figure 1: verre de +5,00 diamètre 70 mm

Observation: changement de la géométrie du verre

Quelles différences observez-vous entre le verre asphérique et le verre sphérique ?

Figure 3: verre sphérique (source: nikon)

Figure 2: verre asphérique (source: nikon)

Le verre asphérique est plus plat et moins épais

En observant les photos ci-dessous indiquer quel autre avantage présente le verre asphérique.

Figure 5: carré de points vu au travers d'un verre sphérique

Figure 4: carré de points vu au travers d'un verre asphérique

Le verre asphérique permet d’éliminer les déformations (aberrations) au pourtour du verre

Suite

Observation: changement de la géométrie du verre

Comment pourriez-vous décrire un verre à facette ?

On peut distinguer deux parties dans le verre : - Une partie centrale correspondante à la zone optique utile - Une partie périphérique sans compensation

Le verre à facette est utilisé pour les très fortes compensations.

Observation: changement de l'épaisseur au bord

Un verre standard convexe est fabriqué avec une épaisseur au bord d’environ 1 mm. Il est possible de demander une réduction de cette épaisseur à 0,3 mm, c’est ce qu’on nomme un verre tranchant. Quel est alors le gain d’épaisseur ?

Gain = 1- 0,3 = 0,7 mm

Il est également possible de commander un verre précalibré prenant en compte la forme de la monture et la position de la projection de la pupille dans le verre. Ce choix est particulièrement judicieux en cas de compensation convexe avec un cylindre positif axé à 180° (astigmatisme direct).

Observation: choix judicieux de monture

Le meilleur moyen d’obtenir un verre mince est d’opter pour une monture de petit diamètre utile et de commander le verre en conséquence (avec le plus petit diamètre possible)

Résumé

Verre Positif

Verre Négatif

Verre Tranchant ou Précalibré

Petit diamètre utile

Asphérique

Verre à facette

Augmentation de l'indice de réfraction

Gérer l'épaisseur d'un verre, rien de plus simple!!!!!

Les traitements sont effectués dans un ordre bien précis sur le verre.

Ne pas confondre protection solaire et protection contre l’éblouissement: la protection solaire ne dépend pas du niveau de teinte mais du matériau lui-même.

A- Les colorations

1- Les teintes fixes

Quels types de coloration de verres connaissez-vous ?

A toi de jouer!

Décrire les manipulations effectuées pour colorer le verre par immersion.

Quel inconvénient observez-vous sur les verres teintés dans la masse schématisés ci-dessous ?

La teinte du verre n’est pas uniforme. Elle est plus foncée là où l’épaisseur est la plus importante.

A- Les colorations

2- Verres Photochromiques

Placer les verres à la lumière (à l’extérieur) puis sous la lampe UV. Qu’observez-vous ?

La teinte du verre s’obscurcie progressivement.

La teinte des verres photochromique évolue en fonction de : - La luminosité (réaction aux ultra-violets) - La température (tintement plus intense par temps froid)

Particularités: - Un verre photochromique restera généralement clair derrière une vitre (qui stoppe les UV). - Le temps d’assombrissement du verre est plus court que le temps d’éclaircissement. - Avec le temps, le verre conserve une certaine teinte à l’état clair et sa teinte est moins prononcée à l’état foncé. - S’il subit un traitement antireflet, un verre organique photochromique sera plus blanc à l’état clair et sera activé plus rapidement. Ce traitement est donc conseillé pour ce type de verres.

A- Les colorations

3 -Les verres polarisants

Observer le reflet avec un verre polarisant. Tourner le verre. Que constatez-vous ?

Le reflet disparait à certain moment.

Reproduire la même action devant l’écran de l’ordinateur. Que constatez-vous ?

On observe le même phénomène : l’écran disparait par intermittence.

La lumière est une vibration électromagnétique qui se propage dans tous les plans autour de la direction de propagation de la lumière. Quand elle est réfléchie par une surface, elle se polarise.

C'est-à-dire qu’elle ne vibre plus que dans un seul plan. Un verre polarisé d’axe vertical est donc de direction perpendiculaire au plan de vibration de la lumière réfléchie. Il permet d’éliminer la totalité de celle-ci.

A- Les colorations

4 -Classification

Comment sont distingués les verres teintés dans la palette ?

Les verres sont classés par numéro de teinte et par couleur.

Compléter : Un verre plus clair correspondra à un numéro de teinte plus

faible.

A- Les traitements

1 -traitement durci

Quel est l’objectif du traitement durci ?

Rendre un verre plus résistant aux rayures.

Sur quel type de verre dépose-t-on le traitement durci ?

Le traitement durci est déposé sur les verres organiques.

Principe de fabrication : Une fine couche de résine est déposée sur les deux faces du verre par :

Dip-coating (trempage) ou Spin-coating (centrifugation)

Puis la résine est durcie par cuisson dans un four ou par ultra-violet

A- Les traitements

1 -traitement anti-reflet

Quels sont les avantages de l’antireflet ?

Le verre traité antireflet est plus transparent, plus esthétique et limite l’éblouissement lors de la conduite de nuit.

Quel est l’inconvénient du traitement antireflet ?

Le verre étant plus transparent, on voit davantage les traces sur les verres. Il parait donc plus salissant qu’un verre non traité.

Le principe du traitement antireflet s’appuie sur la nature ondulatoire de la lumière, et les phénomènes d’interférences lumineuses. Il s’agit de déposer par traitement sous vide, des couches d’oxyde métalliques telles que les ondes réfléchies soient en opposition de phase afin que l’énergie réfléchie s’annule.

A- Les traitements

3 -traitement anti-salissure

Pour éviter l’« encrassement » des verres, les fabricants enduisent la surface d’un revêtement hydrophobe (antibuée) et oléophobe (anti graisses).Ces traitements agissent de trois manières : - Le traitement comble les pores de surface. - Les radicaux riches en fluor qui le composent sont doués d’une forte répulsion chimique vis à vis de l’eau et des graisses. - La surface est rendue très glissante.

A- Les traitements

4-traitement anti-statique

Lorsque l’on frotte la surface d’un verre, des charges négatives apparaissent en surface. Ces charges négatives attirent toutes les particules de poussière chargées positivement.Le traitement antistatique consiste à ajouter, dans l’antireflet, une couche transparente conductrice qui favorise l’écoulement des charges.

Quelle différence peut-on observer entre le verre trempé et l’autre verre ?

La trempe permet d’accroître la résistance aux chocs (ou résilience) d’un verre minéral.

Principe de fabrication : On chauffe le verre dans un four à une température voisine de 650°C, puis on le refroidit brutalement en soufflant sur les deux faces à l’aide d’un jet d’air froid.

A- Les traitements

5 -La trempe des verres minéraux

A- Les traitements

6 -Le miroitage

Le miroitage présente deux intérêts : - Contribuer à l’esthétique du verre - Renforcer l’efficacité de filtration Principe de fabrication : Techniquement le miroitage consiste en un dépôt d’une couche d’un oxyde métallique sur la face avant du verre.

A- Les traitements

7 -Le traitement anti-UV

Tous les verres ophtalmiques protègent-ils également face aux ultra-violets ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Le traitement anti-UV permet de bloquer les rayons ultraviolets que ne filtre pas le matériau. Il n’est donc utile que sur les matériaux ne filtrant pas l’intégralité des ultraviolets. En vous aidant du tableau relatif aux propriétés, citer un verre qui ne filtre pas correctement les UV. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Principe de fabrication : Il s'effectue par trempage des verres dans un bain chimique contenant des absorbeurs d'ultra-violet.

Félicitations!!!!

Il s'agit de la déviation de la lumière lors du passage d'un milieu vers l'autre.

L'ébauchage

En fin d’ébauchage le verre est rugueux et translucide

Le verre est fabriqué à partir du sable de carrière ( la silice)

Quelles précautions l’opticien doit-il prendre avec les verres organiques antireflets ?

L’opticien ne doit pas introduire ces verres dans la chaufferette

Quels sont les conseils à donner aux clients pour éviter le craquement de l’antireflet.

Ne jamais laisser ses lunettes sous un pare-brise en plein soleil, ou exposer ses verres à une trop forte chaleur (four). Ne pas nettoyer ses lunettes avec de l’eau chaude.

On ajoute des oxydes métalliques

Rendre le verre plus résistant

Le polissage

Réalisé par frottement avec outil recouvert de feutre et arrosé d’un liquide contenant un abrasif très fin.

A la fin du polissage le verre est transparent.

On élève la température entre 1000° et 1400° pour faire fondre la silice

Verre semi-fini:Le verre sera surfacé sur une face

Les éléctrons sont libres dans le métal et pas dans le verre, si les liaisons entre les atomes de verres sont détruites, elles ne se reforment pas.

Pour éviter la casse du verre

Le doucissage

Réalisé par frottement grâce à un outil recouvert d’un abrasif.

La surface du verre s’adoucie mais n’est pas encore transparente.

Verre fini:Le verre subira juste un traitement de surface avant d'être commercialisé.

Abaisser la température de fusion de la silice

Le polissage

Il est réalisé par frottement du verre contre une surface douce arrosée d’un liquide abrasif très fin.

Cette technique de surfaçage offre la possibilité de réaliser des surfaces optiques complexes comme par exemple les verres individualisés

Manipuler et comparer les 3 verres fournis. Quelles différences constate-t-on entre ces derniers?Remplir le tableau

Petite Observation

Les verres polarisants permettent : - Une réduction de l’éblouissement - Un renforcement de la perception des reliefs, des couleurs et des contrastes. Le verre polarisant est toujours teinté. Les verres polarisants sont préconisés pour :- la conduite - les activités nautiques ou la pêche Comment reconnaitre un verre polarisant ? Il suffit d’observer une surface réfléchissante (comme le capot d’une voiture) avec le verre. Si l’intensité de la lumière change lorsque l’on tourne le verre, celui-ci est polarisant.

Principe de fabrication : Le traitement est fabriqué par dépôt sous vide d’oxyde métallique. L’oxyde est porté à sa température de vaporisation. Il se dépose ensuite sous forme d’une très fine couche homogène sur les verres placés dans le carrousel N’y a-t-il aucun reflet sur un verre traité antireflet ? Si, il existe un reflet résiduel vert A quoi est dû ce reflet ? Ce reflet correspond aux lumières monochromatiques pour lesquelles l’antireflet est le moins efficace et qui se réfléchissent sur la surface.

A- Les traitements

1 -traitement durci

A- Les traitements

1 -traitement durci

Les verres ophtalmiques

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SLYCE DECK

LET’S GO TO LONDON!

ENERGY KEY ACHIEVEMENTS

HUMAN AND SOCIAL DEVELOPMENT KEY

CULTURAL HERITAGE AND ART KEY ACHIEVEMENTS

DOWNFALLL OF ARAB RULE IN AL-ANDALUS

ABOUT THE EEA GRANTS AND NORWAY

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