مفهوم الإجهاد
عند مناقشة مفهوم الإجهاد، لا بد من التطرق إلى الانفعال. يشير الإجهاد إلى القوة المتولدة داخل الجسم لمقاومة التشوه تحت تأثير القوى الخارجية. أما الانفعال، فيشير إلى التغيرات النسبية في شكل وحجم الجسم تحت تأثير القوى الخارجية. يُستخدم هذان المفهومان، باعتبارهما معيارين مهمين لوصف وقياس سلوك وأداء المواد تحت الإجهاد، على نطاق واسع في مجال علم المواد.
إجهاد العدسة
يُعدّ الإجهاد مفهومًا أساسيًا في علم المواد. ويُمثّل إنتاج العدسات الراتنجية اتجاهًا تطبيقيًا هامًا في هذا المجال، إذ يتطلب معرفةً دقيقةً بمواد العدسات. وتُصنع معظم العدسات الرائجة في السوق حاليًا من مواد راتنجية. وخلال عملية الإنتاج، لا مفرّ من تولد الإجهاد في العدسات. ومن الأمور التي تُثير القلق أن تأثير الإجهاد في العدسات لا يُمكن رصده بالعين المجردة، وإنما يُمكن مراقبته بفعالية باستخدام أجهزة اختبار بصرية متخصصة، مثل مقياس الإجهاد. وخلال عملية الإنتاج، قد تُظهر العدسات نوعين من ظواهر الإجهاد الداخلي: إجهاد التوجيه وإجهاد الانكماش. ويُمكن لهذين النوعين من الإجهاد أن يُؤثرا على جودة العدسات وأدائها، ولذلك يجب إيلاءهما اهتمامًا كافيًا.
① إجهاد التوجيه
أثناء عملية تشكيل المواد الراتنجية، تتعرض السلاسل الجزيئية لضغط وقوى قص عالية، مما يؤدي إلى تغييرات جذرية فيها. ونظرًا لأن السلاسل الجزيئية للمادة تبقى في حالة غير منتظمة ومسترخية قبل عودتها الكاملة إلى حالتها الطبيعية، يتولد إجهاد توجيه متبقٍ. وتبرز هذه الظاهرة بشكل خاص في مواد البولي كربونات.
شرح بسيط:
العدسة مصنوعة من مادة الراتنج. أثناء عملية التشكيل، لا يكون الانتقال من العدسة السائلة إلى الصلبة متجانسًا تمامًا، مما يؤدي إلى إجهاد داخلي. يتجلى هذا الإجهاد الداخلي على شكل ضغط من مناطق ذات كثافة أعلى على مناطق ذات كثافة أقل.
② إجهاد الانكماش
أثناء عملية إنتاج المواد الراتنجية، قد تتعرض السلاسل الجزيئية، أثناء انتقالها من حالة الانصهار إلى حالة التبريد، لتوزيع غير منتظم لدرجات حرارة التبريد نتيجةً لاختلافات في سُمك جدار المنتج أو قنوات مياه التبريد. ونتيجةً لذلك، قد يؤدي هذا التفاوت في درجات الحرارة إلى تباين في درجات الانكماش في مناطق مختلفة. وقد ينتج عن اختلاف معدلات الانكماش بين هذه المناطق إجهاد متبقٍ بسبب تأثيرات قوى الشد والقص.
شرح بسيط:
أثناء عملية تبريد إنتاج العدسات، يمكن أن تؤدي عوامل مثل الاختلافات في سمك العدسة وعلاقتها بمعدات التبريد الداخلية، على سبيل المثال التبريد الأسرع في بعض المناطق والتبريد الأبطأ في مناطق أخرى، إلى توليد إجهاد داخلي.
التخلص من إجهاد العدسة
1. تحسين تقنيات الإنتاج
لتقليل الإجهاد الداخلي المتولد أثناء تصنيع العدسات، يحرص مصنّعو العدسات على تحسين وتطوير تقنيات الإنتاج باستمرار. خلال عملية التصنيع، تخضع العدسة لثلاث مراحل معالجة حرارية عالية. تحوّل المرحلة الأولى العدسة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، وتزيل الإجهاد الداخلي المتأصل فيها. أما المرحلتان التاليتان، فتهدفان إلى إزالة الإجهاد الداخلي عدة مرات، ما يُحقق بنية داخلية متجانسة للعدسة.
2. تخفيف إجهاد العدسة
وفقًا لتفسير قانون هوك في الفيزياء، في ظل ظروف إجهاد ثابتة، يتناقص الإجهاد تدريجيًا بمرور الوقت، وهي ظاهرة تُعرف بمنحنى استرخاء الإجهاد. وهذا يعني أن تأثيرات إجهاد التوجيه والانكماش المتولدة أثناء عملية تصنيع العدسات تضعف تدريجيًا مع ازدياد مدة تخزين العدسة بعد التشكيل. يرتبط زمن استرخاء إجهاد العدسة ارتباطًا وثيقًا بالإجهاد الخارجي. في الظروف العادية، ينخفض الإجهاد في العدسة إلى أدنى مستوى له بعد حوالي ثلاثة أشهر من اكتمال تصنيعها. لذلك، بشكل عام، يختفي الإجهاد الداخلي في العدسة تمامًا بعد خروجها من المصنع.
توليد الإجهاد في النظارات
بالنظر إلى فهمنا لإجهاد العدسات، نعلم أن تأثيره على منتجات العدسات الفردية ضئيل نسبيًا، بل يُمكن اعتباره غير ذي أهمية. لذا، لا تتضمن المعايير الوطنية للعدسات في الصين معايير الإجهاد ضمن معايير التأهيل. فما هو السبب الجذري لإجهاد النظارات إذًا؟ يرتبط هذا ارتباطًا وثيقًا بتقنية تصنيع النظارات حسب الطلب.
في متاجر بيع النظارات، يقوم فني البصريات، أثناء تركيب العدسة المصقولة في الإطار، بصقل العدسة قليلاً لتصبح أكبر من الحجم المطلوب فعلياً، وذلك لمنعها من أن تكون فضفاضة للغاية وتنفصل بسهولة عن الإطار. يضمن هذا تثبيتاً محكماً عند ربط العدسة بالإطار بالبراغي، مما يمنعها من الانزلاق. مع ذلك، قد تزيد هذه العملية من الضغط على العدسة، مما يؤدي إلى عدم الراحة عند ارتدائها. كما أن أبعاد العدسة الكبيرة جداً أو إحكام ربط براغي الإطار بإفراط قد يتسببان في انكسار غير متساوٍ للضوء على سطح العدسة، مما ينتج عنه تموجات تؤثر على جودة الصورة.
ظاهرة توليد الإجهاد الناتج عن النظارات
1. الانكسار المزدوج
بسبب كبر حجم العدسة قليلاً عند عملية الطحن، يؤدي إحكام ربطها أثناء التجميع إلى ضغط المنطقة المحيطية للعدسة، مما ينتج عنه زيادة في كثافتها. هذا التغير في الكثافة يُغير معامل الانكسار الأصلي للعدسة، وبالتالي يُسبب ظاهرة "الانكسار المزدوج" فيها.
2. منحرف
التشتت أثناء عملية تجميع النظارات، إذا كان الحجم ضيقًا جدًا، فسوف يتسبب ذلك في ضغط العدسة، مما يؤدي إلى ظهور "تجاعيد" على السطح ويؤدي إلى تشتت منحرف للعدسة.
عند مواجهة مثل هذه المشاكل، يمكننا إزالة العدسة من الإطار لتغيير حالة انضغاطها. يُعدّ هذا التغيير تعديلًا مؤقتًا للضغط، وبعد زوال القوة الخارجية، يمكن تخفيف الضغط عن العدسة أو حتى استعادتها بالكامل. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه في حال وجود تغيرات طويلة الأمد في الضغط الداخلي ناتجة عن ضغط خارجي، فحتى لو تم تفكيك العدسة وإعادة تركيبها، لا يمكن ضمان استعادتها لحالتها الأصلية. في هذه الحالة، يكون الخيار الوحيد هو اختيار عدسة جديدة مصممة خصيصًا.
يُعدّ إجهاد العدسة أكثر شيوعًا في النظارات ذات الإطار الكامل، وقد يحدث أيضًا في النظارات شبه عديمة الإطار إذا كان سلك الإطار مشدودًا جدًا. عادةً ما تحدث هذه الظاهرة في المنطقة المحيطية للعدسة، ويكون للإجهاد الطفيف تأثير بسيط على جودة الرؤية ولا يُلاحظ بسهولة. مع ذلك، إذا كان الإجهاد مفرطًا، فسيؤثر على المنطقة البصرية المركزية، مما يؤدي إلى تشوش الرؤية وإجهاد العين، خاصةً عند النظر إلى المحيط أو أثناء حركات المسح.
لأن إجهاد النظارات ينتج في الغالب عن ضغط الإطار، فإن النظارات بدون إطار تُظهر أداءً أفضل في تخفيف الإجهاد.
طريقة الاختبار الذاتي لإجهاد النظارات
بعد تعرض العدسات المصنوعة من مواد مختلفة لقوى خارجية، فإنها تُنتج أنماط إجهاد متباينة نتيجةً لاختلاف كثافتها وصلابتها وبنيتها الداخلية. مع ذلك، قد تحدث ظواهر الإجهاد بغض النظر عن نوع المادة. فيما يلي شرح موجز لطريقة اختبار الإجهاد. الأدوات اللازمة هي شاشة حاسوب وعدسات مستقطبة.
طريقة التشغيل:
1. شغّل الكمبيوتر وافتح مستند Word فارغًا. (يتطلب اختبار الإجهاد استخدام ضوء مستقطب، وشاشة الكمبيوتر مصدر شائع لضوء اختبار الإجهاد.)
2. ضع النظارات أمام شاشة الكمبيوتر وراقب بعناية لمعرفة ما إذا كانت هناك أي ظواهر غير طبيعية.
3. استخدم العدسات المستقطبة (تشمل الخيارات النظارات الشمسية المستقطبة، ومشابك العدسات المستقطبة، ونظارات الأفلام ثلاثية الأبعاد) لمراقبة أنماط الإجهاد على عدسات النظارات وشاشة الكمبيوتر.
تكشف العدسات المستقطبة عن تشوه مخطط في محيط العدسة، وهو ما يُعدّ دليلاً على أنماط الإجهاد. عادةً ما يظهر توزيع الإجهاد على العدسات على شكل نقاط ومجالات إجهاد، وترتبط درجة أنماط الإجهاد ارتباطًا وثيقًا بتأثير الإجهاد على العدسات. من خلال تحليل توزيع أنماط الإجهاد، يُمكننا بسهولة تحديد اتجاه الضغط ومقدار الإجهاد الذي تعرضت له العدسة أثناء عملية التجميع.
عند الفحص، تبين أن العدسة الأصلية قبل التركيب لا تزال تحتوي على قدر معين من الإجهاد حتى في غياب القوى الخارجية. ويعود ذلك إلى قوى غير متساوية، مثل الضغط والانكماش، أثناء عملية التصنيع، مما ينتج عنه إجهاد داخلي. ومن الجدير بالذكر أن وجود الإجهاد الداخلي في النظارات أمر يصعب تجنبه، وأن وجود كمية ضئيلة أو معدومة من أنماط الإجهاد مقبول. وفي الوقت نفسه، يجب ألا تتوزع أنماط الإجهاد على المركز البصري للعدسة لتجنب التأثير على جودة الرؤية.
ختاماً
قد تؤثر ضغوط النظارات على جودة الرؤية، كالشعور بعدم الراحة عند ارتدائها وتشتت الضوء في المجال البصري المحيطي. مع ذلك، يجب إدراك أن تجنب ضغوط النظارات أمرٌ لا مفر منه، وطالما أنها ضمن الحدود المعقولة، فإن تأثيرها على الرؤية يكاد يكون معدومًا. تستفيد العدسات المصممة خصيصًا من تقنية الخراطة، مما يقلل من ضغوط النظارات، وقد أصبحت الآن المنتج الأكثر رواجًا في سوق النظارات الفاخرة.
تاريخ النشر: 12 يناير 2024