变色眼镜的秘密.doc

变色眼镜的秘密 许多汽车司机在开车时常常戴着一副黑眼镜。在阳光下或者积雪天驾驶汽车的时候，这副黑眼镜能保护眼睛不受强光的长时间刺激。可是，当汽车突然由明处驶向暗处的时候，戴着黑眼镜反而变成了累赘。一会儿戴，一会儿摘，实在太不方便啦。有什么好办法来解除司机的这个苦恼呢？ 有。戴上变色眼镜准行。在阳光下，它是一副黑墨镜，浓黑的玻璃镜片挡住耀眼的光芒。在光线柔和的房间里，它又变得和普通的眼镜一样，透明无色。 变色眼镜的奥秘在玻璃里。这种特殊的玻璃叫做“光致变色”玻璃。它在制造过程中，预先掺进了对光敏感的物质，如氯化银、澳化银（统称卤化银）等，还有少量氧化铜催化剂。眼镜片从没有颜色变成浅灰、茶褐色，再从黑眼镜变回到音通眼镜，都是卤化银变的魔术”。在变色眼镜的玻璃里，有和感光胶片的曝光成像十分相似的变化过程。卤化银见光分解，变成许许多多黑色的银微粒，均匀地分布在玻璃里，玻璃镜片因此显得暗淡，阻挡光线通行，这就是黑眼镜。但是，和感光胶片上的情况不一样，卤化银分解后生成的银原子和卤素原子，依旧紧紧地挨在一起。当回到稍暗一点的地方，在氧化铜催化剂的促进下，银和卤素重新化合，生成卤化银，玻璃镜片又变得透明起来。 卤化银常驻在玻璃里，分解和化合的反应反复无穷地进行着。照相胶卷和印相纸只能用一次，变色眼镜却可以一直使用下去。变色眼镜不仅能随着光线的强弱变暗变明，还能吸收对人眼有害的紫外线，的确是眼镜中的上品。如果把窗玻璃都换上光致变色玻璃，晴天时，太阳光射不到房间里来；阴天或者早晨、黄昏时，室外的光线不被遮挡，室内依然亮堂堂的。这就仿佛扇扇窗户挂上了自动遮阳窗帘。在一些高级旅馆、饭店里，已经安上了变色玻璃。汽车的驾驶室和游览车的窗口装上这种光致变色玻璃，在直射的阳光下，连变色眼镜都不用戴，车厢里一直保持柔和的光线，避免了日光耀眼和暴晒，大伙儿该是多么欢喜啊！ 银盐的妙用感光材料要用大量的银，这与照片上发生的化学反应有关。胶片上能发生感光作用的一层薄膜，它的主要成分是氯化银、溴化银或碘化银以及明胶。氯化银对紫外线和紫色光敏感，溴化银和碘化银则对紫色光和蓝色光敏感。在感光速度上，碘化银最快，氯化银最慢，溴化银处于中等速度。因此，普通的胶片和印相纸常采用溴化银做感光材料。如果要求感光速度快，则需要添加碘化银。人们在摄影时，将胶片上的溴化银暴露在光线下，溴化银便分解为金属银和溴，光线越强，分解出来的银便越多。胶片上所生成的银原子恰好组成了人物或景物的像，但在这个时候，在胶片上却看不到这些银，只存在一种看不见的潜在的银原子，摄影上称它为潜影。要想得到一张看得见的图像，并能长期保存下来，胶片还必须经过冲洗（要在暗室中进行）。冲洗有两道工序，首先是显影，其次是定影。显影是将感过光的胶片放到显影液中，显影液中含有对苯二酚，它是一种还原剂，能够以潜影中的银原子为核心，将潜影周围的溴化银还原为金属银，不在潜影周围的溴化银则不会被还原。因此，在显影以后，胶片上就形成了与景物的明暗正好相反的黑白图像，景物是黑的，胶片上的图像则是白的。显影以后，还必须把胶片上多余的溴化银除掉，这就是定影。做法是把用水洗去显影液的胶片放在硫代硫酸钠溶液（这种溶液称为定影液）中，溴化银便被溶解。最后，用水洗去定影液，胶片就可以长时间保存而不变质了。由于胶片上出现的黑白图像正好与实际景物明暗相反，因此还要把胶片上的图像翻转到印相纸上。为此可以将印相纸和胶片贴紧，放在印相盒内曝光，然后把印相纸进行显影和定影，就可以得到一张与景物明暗程序一样的黑白照片了。至于彩色胶片、它的感光材料也是溴化银，只是要加进多种成色剂。成色剂都是有机化合物，能在显影剂的作用下产生各种不同的颜色，但冲洗时也要经过显影和定影两道工序。氯化银这种感光材料还有一种妙用，那就是它能使玻璃变色，用来制造变色眼镜。如果你是近视眼，当你在阳光曝晒的夏日骑着自行车行驶在马路上时，最好把近视眼镜取下来，换上一副太阳镜。但是，当你回到室内时，又要重新换上近视眼镜，很显然，这会带来很多不方便。如果你有了一副20世纪80年代流行的变色眼镜，就不必这样麻烦了。变色眼镜有一种特性，当太阳光照射时，镜片就变暗，成了太阳镜，使你在室外的太阳光下，有一种舒适的感觉。当你进入房间以后，颜色会自行消失，恢复成普通眼镜，戴着它在室内看书或工作，与普通的近视眼镜完全一样。变色眼镜的奥秘何在？原来，这种眼镜的镜片是一种光致变色（能由光的变化而引起变色）玻璃制成的。制造这种玻璃时，要在玻璃的原料（碳酸钠、碳酸钙和二氧化硅）中加入少量氯化银做感光剂，微量铜做增感剂，再经过熔融加工，便制成了变色玻璃。氯化银是一种见光能够分解的物质，分解出来的金属银的颗粒很细，但可使镜片的颜色变暗变黑。于是，玻璃的透明度就比较差了。但是，为什么变色眼镜在室内没有太阳光直射的情况下又会变成浅色呢？原来，在制造镜片时，还要加进另外一种东西，叫做明胶，它的作用是：在没有太阳光直射的情况下，明胶能使已经分解出来的银和氯重新结合，转变为氯化银。由于镜片中的金属银消失了，镜片的颜色当然又变浅了。这种变色眼镜也可以用作电焊工人的护目镜。工人戴上这种护目镜，在焊接之前，能很清楚地看见焊接材料和应该焊接的地方。焊接开始以后，由于强光的作用，护目镜便变暗，可以防止强光刺激眼睛。如果汽车前面的挡风玻璃换成这种变色玻璃，对于安全行驶和遮挡阳光都很有利。因为当汽车迎着阳光行驶时，由于阳光的闪耀，司机总会感到很刺眼，如果有了变色玻璃，就可以避免强光刺激眼睛。特别是当汽车从明亮的地方急速地驶入暗处时，变色玻璃使司机仍能够清楚地看到前方，保证不出事故。如果小汽车的车顶是变色玻璃，那么，在白天阳光照射下它会变暗，在天暗以后它又会明亮起来，可以提高车内的采光效果。如果大型建筑物用这种玻璃装在窗上，那么，在盛夏和酷暑季节，当阳光强烈照射时，室内温度不致很快增加。碘化银有一个奇特的用途，可用来进行人工降雨。古时候的人在天灾面前显得无能为力，在大旱之年，穷苦的农民只能跪在地上求雨，乞求老天爷的恩施，可那毕竟是一种迷信活动，一点也没有用处。只有到了科学昌盛的20世纪，气象学家揭示了云雾降水的原因之后。才有可能研究人工降雨的方法。天为什么会下雨？那是因为大海和江、河、湖泊中的水蒸发以后，上升到天空中，如果遇到冷空气，水蒸气就会凝结成小水珠，小水珠逐渐长大，当长到足够大的时候，就会成为雨滴落到地面上。可是，刚刚凝结出来的小水珠，它的半径很小，在一定温度下很快会重新蒸发为水蒸气，也就是说，这些很小的水珠是不稳定的，往往当它还来不及长大时就消失了，所以也就形不成雨点。水珠怎样才会逐渐长大呢？这还得归功于空气中存在的许多尘粒。实际上，水蒸气是以这些小尘粒作为核心，水蒸气分子在这些小尘粒的表面上逐渐凝结，然后把小尘粒包围起来，形成了水珠，由于水珠包围在小尘粒外面，半径要大得多，不容易因蒸发而消失，很容易继续长大并聚集成雨滴，降落到地面。因此，要使天上降雨，主要应该具备三个条件：第一，天空中需要有足够多的水蒸气，也就是要有云，万里晴空的地方是不会下雨的；第二，需要有晶核，使空气中的水蒸气以晶核为核心凝结成为水珠；第三，温度要低，可以促使水蒸气凝结成水珠。温度太高了，即使凝结成了水珠，也会蒸发掉。根据以上原理，在美国通用电气公司工作的化学家郎缨尔和物理学家沙弗尔于1940年开始研究人工降雨的方法。他们让一个冷冻箱内充满了水蒸气，然后把干冰（固体状态的二氧化碳，常用作冷冻剂）撒到冷冻箱内，这时，箱内的水蒸气立即凝结为水珠，箱内好像发生了一场人工制造的暴风雪。郎缨尔和沙弗尔对这一实验进行了分析，认为干冰起了两个作用：第一，使箱内的温度下降；第二，干冰和空气中的尘粒一样，起到了晶核的作用，使箱内的水蒸气凝结在干冰的周围，形成了雨雪。这个实验表明，可以用干冰进行人工降雨，同时也表明，化学家和物理学家居然代替气象学家，首先实现了人工降雨的夙愿。郎缨尔和沙弗尔先后在美国的马萨诸塞州和澳大利亚的悉尼，成功地实现了人工降雨。干冰虽然能实现人工降雨，但它在室温下很容易升华（固体不经液体直接变成气体），一般都要保存在保温设备中，再用飞机把它运送到高空，然后在云层中撒开，使空气冷却，并形成晶核，进行人工降雨。这当中，制造干冰的保温设备相当费时费钱。能不能用其他物质代替干冰呢？这是美国物理学家冯内加特继续探索的课题，他提出用碘化银晶体代替干冰进行人工降雨。碘化银能在室