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
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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:
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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