對于很多激光行業(yè)的從業(yè)者來說,對激光防護眼鏡絕對不陌生,但對很多人來說,對激光防護眼鏡的了解并不深,大多僅限于根據(jù)公司規(guī)定,要求在什么場合用哪款就用哪款。
那么本文就來講講,為什么要在不同的場合下,使用不同顏色的激光防護眼鏡。
激光的特點
首先,激光防護眼鏡,防護的對象是激光,孫子兵法有云:“知己知彼,方能百戰(zhàn)不殆”,我們要先了解激光這個“對手”,才能知道激光防護眼鏡為什么要這樣制作及使用,從而達到防護的目的。
“激光”,得名于原子受激而輻射的光。原子中的電子在吸收能量后從低能級躍遷到高能級,再從高能級回落到低能級時,所釋放的能量以光子的形式放出,被引誘(激發(fā))出來的光子束(激光),其中的光子光學特性高度一致,使得激光相比普通光源具有單色性、方向性好,亮度更高的優(yōu)勢。
用更容易理解的話說,根據(jù)中學物理知識,可見光是波長400nm-700nm左右范圍的電磁波,我們通常所說的紅外線、紫外線、微波、長波電臺,以及X射線、伽馬射線等都是具有一定波長范圍的電磁波。
可見光七種顏色的波長與頻率范圍
不同于以上所說的各類具有一定波長范圍的電磁波,激光由于自身產生原理,是具有特定波長的人造電磁波,特點是:
1、單色性好,也就是波長一致使得激光顏色更純,如各種激光秀現(xiàn)場的各色激光;
2、方向性好,也就是激光發(fā)射后發(fā)散角小,光路更直,如測量地月距離時,可使用激光對準幾十萬公里以外的月面激光反射器;
3、亮度更高,也就是激光能量高度集中使得亮度比普通光更高。
激光的危害
也正是由于激光這個“對手”的以上特性,使其對人眼具有極大的危害性。
當激光進入人眼時,由于眼睛的聚集特性,它的激光敏感度是皮膚的100,000倍,激光通過眼的屈光介質聚焦在視網膜上,使視網膜上的能量密度較角膜上入射的能量密度瞬間提高10000倍以上,因此極低的激光能量照射就可引起眼角膜或視網膜的永久損傷。
激光傷眼時,多數(shù)人會感到眼前突然閃光,繼而出現(xiàn)一個不同顏色,不同大小的光斑或暗影,甚至眼部有沖擊感。與此同時,視力會出現(xiàn)不同程度的下降,重者短時間內不能分清眼前物體,眼睛出現(xiàn)目眩及畏光。
需要特別注意的一點是,不要被激光里的“光”字所迷惑,并不是所有的激光都是能被人眼觀察到的,比如紫外激光、紅外激光、808半導體激光、鉺激光、CO2激光等,都是不可見激光。紫外光(100nm-400nm)會對角膜造成傷害,400nm-1400nm的激光波長會穿透晶狀體損傷視網膜,對人眼造成不可逆的傷害。1400 mm以上的激光波長相對安全,但是我們在高功率激光環(huán)境下工作,例如,在大多數(shù)高功率的纖維激光,CO2激光工作環(huán)境中,這些看不見的激光在無形中對無防護的人眼仍然會造成嚴重的傷害。
激光應用場景特點
當我們了解了激光這個“對手”的特點與危害后,還需要清楚“對手”的“進攻策略”,我們才能制定對應的防護策略,以實現(xiàn)對激光的有效防護。
在實際工作中,我們需要根據(jù)不同的應用場景,使用不同的激光器,產生不同波長的激光。結合激光自身單色性的特點,大多一個工作場景中僅會出現(xiàn)一種特定波長或少數(shù)幾個波長的激光,也就是說針對一個工作場景,激光環(huán)境相對簡單,僅需針對特定的波長進行防護即可。因此在設計制作防護工具時,就可以專注于特定波長以實現(xiàn)更有效的防護。
同時,由于激光自身能量高的特性,特別是實際中一些高功率激光的工作環(huán)境,使得在特定的工作環(huán)境中,激光環(huán)境相較于普通的自然光環(huán)境更為“極端”,如同平地起高樓一般,沒有平緩的過渡,這種極端性對防護工具的防護能力提出了更高的要求。
激光防護眼鏡的顏色
綜上所述,面對著相對沒那么復雜的應用環(huán)境(激光波長單一且固定),以及單一應用場景的極端性(激光強度高),使得必須要通過精細化的防護產品分類,來面對不同應用場景下的高效防護。
這時,就需要激光防護眼鏡的出場了。
激光防護眼鏡的基本原理是通過鏡片鍍膜以及鏡片特殊材質的不同,反射、吸收自然界中不存在的人造激光,從而避免對人眼的損害。目前,主要分為吸收型、反射型以及兩者結合的復合型激光防護眼鏡。
根據(jù)以上得出的對防護眼鏡的要求,為了實現(xiàn)“不同應用場景下的高效防護”,也就產生了目前激光防護眼鏡多樣化的產品線。
而不同產品線之間眼鏡呈現(xiàn)出不同顏色的原因,大概有以下兩點:
1、物理原因
上面我們提到,激光防護眼鏡的原理是依靠鏡片鍍膜以及鏡片特殊材質的不同,反射、吸收激光,其中鏡片材料的不同對不同波長激光的吸收有差異,甚至有時差異很大。
(1)防護可見光激光
可見光激光波長范圍為可見光的400-700nm范圍左右,如同墨鏡大多深色一樣,因為可見光對深色的透過率較低,所以對可見光激光的防護中,防護眼鏡需要深色打底,作為第一道防線降低可見光整體透過率;再根據(jù)激光強度高的特點,在鏡片中加入專門防護特定應用場景中特定波長的“有色”染料粒子,綜合使得防護可見光激光眼鏡多呈現(xiàn)棕色、橙色、紅色、深綠色等較深顏色。
(2)防護近紅外激光
近紅外激光與可見光波段相接,所以為了讓鏡片防護波段更寬(減少產品線,降低成本),所以基本不使用透明顏色鏡片,為的就是降低可見光的透過率。一般對防護近紅外激光的眼鏡來說,防護的波段越寬,也就是對可見光的防護需求越大,鏡片顏色一般也就越深,反之亦然。所以,這時的鏡片顏色一般呈現(xiàn)淡藍色、淡灰色、淡綠色、淡黃綠色、淡橙色(紅色、棕色)等。
(3)防護紫外與鉺激光、CO2激光
紫外激光(<<400nm)與鉺激光(2700-3000nm)、CO2激光(10600nm)的波長距離可見光和近紅外激光較遠,人眼不可見,所以無需使用深色去進行防護,只需要根據(jù)防護波長的特點,針對性防護即可,所以,這時候鏡片顏色就可以選擇無色、近似透明的材料。
2、應用場合原因
在激光應用的主要領域之一——激光美容行業(yè),在操作過程中可能還需要看到病人的皮膚下血管、神經等顏色,這時候,鏡片就需要在保證對激光的防護性同時,具有匹配的顏色,方便觀察操作。
所以,現(xiàn)在可以回答下開頭的問題,激光防護眼鏡的不同顏色,代表著適合不同眼鏡的應用場景,它是給我們每個用戶的安全色。
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