變色眼鏡究竟是怎么變色的？

這個(gè)問題可以有兩種解釋。一種是物理的解釋，一種是化學(xué)的解釋?？磥?lái)，主要原因大概是化學(xué)因素。——《新科學(xué)家》編者
我猜想提問題的這位朋友當(dāng)時(shí)大概只是在加勒比海地區(qū)散歩，而不是仰面躺在沙灘上進(jìn)行日光浴。如果我猜得不錯(cuò)的話，對(duì)他經(jīng)歷的那種現(xiàn)象也許可以作如下解釋。
在英國(guó)，冬天的太陽(yáng)在天空的位置相當(dāng)?shù)停瑏?lái)自太陽(yáng)的光線差不多是與鏡片垂直，直射在鏡片上。然而在赤道地區(qū)，太陽(yáng)差不多就在頭頂，提問題的朋友如果是在走路的話，來(lái)自頭頂太陽(yáng)的光線只能照射到他的鏡片的上邊緣。在這后一種場(chǎng)合，他的鏡片所能接受到的輻射能最多只有鏡片厚度那樣一窄條光線所具有的能量，非常少，鏡片的遮光效應(yīng)自然便不會(huì)大。
眼鏡商忘記向顧客提到變色鏡的一個(gè)特性，即變色鏡在溫度較高的環(huán)境不能正常變色。變色鏡片內(nèi)均勻分布著許多鹵化銀粒子，平常是透明的。這些鹵化銀粒子一旦受到紫外線照射便會(huì)分解為鹵素粒子和金屬銀粒子，后者不透明，使得鏡片的透光性降低而變暗。
分布在鏡片內(nèi)的這兩種粒子，在停止紫外線照射以后——比如說(shuō)你戴著變色鏡進(jìn)入室內(nèi)，會(huì)立即重新結(jié)合（復(fù)合），使鏡片恢復(fù)透明。同許多其他化學(xué)反應(yīng)一樣，這種復(fù)合反應(yīng)也是隨溫度升高而加快。鏡片在任何時(shí)候變黑的程度，取決于紫外線引起的分解反應(yīng)和對(duì)溫度敏感的復(fù)合反應(yīng)這兩種反應(yīng)過(guò)程的動(dòng)態(tài)平衡。在炎熱的天氣，復(fù)合反應(yīng)進(jìn)行得較快，需要有更多的紫外線照射，變色鏡片才能夠達(dá)到一定的黑度。
變色鏡片材料對(duì)溫度比較敏感，在較冷的環(huán)境受光照射，顏色會(huì)變得更深。我住在美國(guó)佛羅里達(dá)州，我的變色眼鏡在陰天變得很黑，但是在中午的陽(yáng)光下卻只有很小一點(diǎn)變化。戴上這種變色鏡滑雪非常好，但是在進(jìn)行日光浴的場(chǎng)合，效果就很差。
我經(jīng)過(guò)一番調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，許多變色眼鏡基本上都只對(duì)紫外線有反應(yīng)，而對(duì)可見光沒有反應(yīng)。比如說(shuō)，在汽車內(nèi)，變色鏡就幾乎不變黑。
變色鏡片對(duì)光線的響應(yīng)要受溫度的影響。溫度降低會(huì)改變光致變色反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，從而使復(fù)合反應(yīng)——鏡片恢復(fù)透光的反應(yīng)——變慢，延遲較長(zhǎng)時(shí)間。
因此，在溫度較低的環(huán)境，變色眼鏡受到光照射，變色會(huì)比較大，顯得比較深黑。我住在美國(guó)的中西部，這里的環(huán)境使我有條件觀察溫度對(duì)變色鏡變色的影響。夏季，當(dāng)溫度為30℃時(shí)，我的變色鏡在晴天的陽(yáng)光下看起來(lái)為藍(lán)灰色；而在冬季嚴(yán)寒天氣，當(dāng)溫度為－10℃時(shí)，在陽(yáng)光下，我的變色鏡變得非常黑。
在冬季的晴天，如果四處都是雪景，覆雪的眩光會(huì)使變色鏡變得更加深黑。不過(guò)，戴著如此深黑的變色鏡從陽(yáng)光照耀的室外回到室內(nèi)會(huì)什么也看不清，因?yàn)椴畈欢嘁?0分鐘過(guò)后，變色鏡才能夠恢復(fù)正常。