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LES QUALITÉS PHYSIQUES DE LA MATIÈRE OPTIQUE DU VERRE OPHTALMIQUE:

Les données physiques: ce que vous devez savoir pour évaluer le matériau d'un verre, il faut connaître plusieurs paramètres. Ces informations, généralement fournies par le fabricant du verre qui met en œuvre le matériau, sont les suivantes :

  • 1 L'INDICE DE RÉFRACTION ;

  • 2 LA MASSE VOLUMIOUE ;

  • 3 LE NOMBRE D'ABBE (constringence ou valeur V) ;

  • 4 LE POINT DE COUPURE UV.

 

L'indice de réfraction permet d'obtenir deux autres indications utiles : la variation de courbure (CVF) et la réflectance ρ de la surface du matériau. Le tableau 1 présente une sélection type et les propriétés de différents matériaux. Les paramètres physiques sont définis ci-après.

INDICE DE RÉFRACTION

L'indice de réfraction exprime le rapport de la vitesse de la lumière à une fréquence donnée dans l'air sur la vitesse de la lumière à la même fréquence dans un milieu de réfraction donné. Au Royaume-Uni et aux Etats-Unis, l'indice de réfraction est actuellement mesuré sur la raie D de l'hélium (longueur d'ondes de 587,56 nm), alors qu'en Europe continentale, on prend pour référence la raie E du mercure (546,07 nm).

Le tableau 1 répertorie ces deux indices, nd et ne, afin de faciliter l'identification du matériau. A noter : ne étant légèrement supérieur à nd, lorsque la valeur de n e est indiquée, l'indice de réfraction du matériau apparaît un peu plus élevé.

La variation de courbure, le nombre d'Abbe et la réflectance ρ, sont également précisés pour nd. La norme britannique BS 7394, Partie 2, Complete spectacles [lunettes complètes] classe comme suit les matériaux en fonction de leur indice de réfraction :

  • INDICE NORMAL n > 1.48 mais < 1.54

  • INDICE MOYEN n > 1.54 mais < 1.64

  • INDICE ÉLEVÉ n > 1.64 mais < 1.74

  • INDICE TRÈS ÉLEVÉ n > 1.74

VARIATION DE COURBURE

Il est utile de connaître la probable différence d'épaisseur d'un matériau X par rapport à un verre crown standard :la variation de courbure permet une comparaison directe de l'épaisseur qui sera obtenue. Ainsi, pour un matériau d'indice 1.700, la variation de courbure est de 0,75, c'est-à-dire que la réduction d'épaisseur sera d'environ 25 % si l'on remplace le verre crown par ce matériau.

L'une des utilisations les plus pratiques de la variation de courbure consiste à convertir la puissance du verre à réaliser en celle de son équivalent crown. Il suffit de multiplier la puissance par la variation de courbure du matériau. Supposons par exemple que nous souhaitons concevoir un verre -10.00 dpt dans un matériau d'indice 1.700. L'équivalent crown est ~gai à 0.75 x -10, soit -7.50. Un matériau d'indice 1.700 donnerait donc un verre offrant une puissance de -10.00 dpt, mais s'apparentant, pour tous ses autres aspects, à un verre crown de -7.50. Sachant qu'un matériau d'indice 1.600 présente une variation de courbure de 0,87, nous pouvons tabler sur une réduction d'épaisseur de 13 %, et un verre -10.00 dpt réalisé dans ce matériau ressemblerait à un verre crown de -8.75.

La variation de courbure est tout simplement le rapport de la réfractivité du verre crown sur celle du matériau sélectionné, 0,523/(n d -1), et permet de comparer les courbures effectives obtenues dans ces deux cas, pour une courbure de surface donnée. Les matériaux organiques sont comparés au CR39.

MASSE VOLUMIQUE

La masse volumique nous renseigne sur le poids du matériau, et une comparaison peut nous indiquer la variation probable du poids selon le matériau mis en œuvre. La masse volumique est exprimée en g/cm ~. Elle est plus élevée pour les matériaux à indice de réfraction élevé que pour le verre crown (2,5 environ). Cependant, pour pouvoir comparer le poids de verres fabriqués dans des matériaux différents, il nous faut aussi prendre en compte la réduction de volume. Ainsi, une masse volumique de 3,0 signifie que le matériau est 20 % plus lourd que du verre crown. Si la réduction de volume obtenue (indiquée par la variation de courbure) est supérieure à l'augmentation de la masse volumique, le verre, une fois fini, sera aussi léger que du verre crown.

NOMBRE D'ABBE

Le nombre d'Abbe nous informe sur les propriétés optiques du matériau, et non sur ses caractéristiques mécaniques. Il s'agit de l'inverse du pouvoir de dispersion et il indique le degré d'aberration chromatique transversale (ACT). Les valeurs figurant sur le tableau 1 sont les nombres d'Abbe concernant la raie D de l'hélium, Vo, où Ve = (n d- 1)[(n~- ne\} nc est l'indice de réfraction du matériau pour la longueur d'onde de l'hydrogène C (656,27 nm), et n F celui de la longueur d'onde de l'hydrogène F (486,13 nm).

Les effets de l'aberration chromatique sont bien connus : lorsque la lumière émanant d'un petit objet blanc est réfractée par un prisme, elle est dispersée en plusieurs composantes monochromatiques, les longueurs d'ondes du bleu étant déviées davantage que celles du rouge (figure 1). L'oeil regardant à travers le prisme voit l'image de l'objet frangée de bleu au sommet de ce prisme. Lorsque le contraste est faible, la frange chromatique n'est pas toujours perceptible et aberration transversale a alors pour effet de réduire l'acuité visuelle (flou hors axe).

La norme BS 7394, Partie 2, classe les matériaux comme suit en fonction de leur constringence:

  • DISPERSION FAIBLE V_> 45

  • DISPERSION MOYENNE V>_ 39 mais < 45

  • DISPERSION FORTE V< 39

La valeur Vdu crown et des matériaux organiques ordinaires tels que le CR39 avoisine 59. On sait par expérience que les porteurs de verres à dispersion faible ne se plaignent quasiment jamais de franges chromatiques ou de flou hors axe.

 RÉFLECTANCE ρ

La réflectance des surfaces d'un verre est calculée à partir de l'indice de réfraction du matériau. Si la lumière frappe dans l'air un verre dans des conditions normales, le pourcentage de lumière réfléchie sur chaque surface s'obtient ainsi :
ρ
= (n-1)2/(n +1)' x 100°/o
Un matériau à indice de réfraction 1.5 aura donc une réflectance de :
(0.5/2.5)' x 100 = 4 % par surface.
Une bonne compréhension de ces qualités permettra à l'opticien d'évaluer si le matériau qu'il envisage est adapté au cas de son client, et donc d'aider celui-ci à trouver la meilleure solution à ses besoins.
20/20 02/2003

 

 

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