Fiche de révision : Caractéristiques des verres ophtalmiques

📋 Plan du Cours

1. Types de verres ophtalmiques
2. Matières des verres ophtalmiques
3. Grandeurs optiques et physiques
4. Surfaces sphériques et asphériques
5. Réflexion et traitements des verres
6. Diamètres et verres sur mesure

📖 1. Types de verres ophtalmiques

★ À maîtriser

• Les verres se distinguent notamment par le nombre et l'organisation de leurs zones de vision, correspondant à une ou plusieurs vergences.

• Un verre unifocal possède une seule puissance sur tout le verre et corrige la vision de loin ou de près, tandis qu'un verre progressif fait varier progressivement la vergence de loin à près sans ligne de séparation visible.

• Un verre mi-distance, ou dégressif, couvre la vision intermédiaire à rapprochée sans corriger la vision de loin et sert notamment de verre de bureau.

Compléments

• Un verre unifocal évolué conserve une seule vergence, mais sa conception peut optimiser l'asphérisation, réduire les aberrations périphériques, soulager l'accommodation ou freiner la myopie.

📌 Un bifocal comporte deux zones, loin et près, séparées par une ligne visible, tandis qu'un trifocal comporte trois zones, loin, intermédiaire et près, séparées par deux lignes visibles.

💡 Astuce mémo

Unifocal : une vergence ; progressif : la vergence varie sans ligne visible.

📖 2. Matières des verres ophtalmiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Verre minéral : Composé de silice et d'oxydes métalliques.
• Trivex : Polymère uréthane thermodurcissable distinct du CR-39 et constituant une famille de matériaux à part entière.

★ À maîtriser

• Les trois grandes familles de matières des verres ophtalmiques sont les matières organiques, minérales et techniques, ces dernières comprenant notamment le polycarbonate et le Trivex.

• Le verre minéral a un indice de base de 1,523, pouvant atteindre 1,9 par ajout d'oxydes métalliques, une densité élevée, une excellente résistance à la rayure et à la chaleur, mais une faible résistance au choc et aucune filtration naturelle des UV.

• Les verres organiques sont légers et leur résistance à la rayure est moyenne à faible, ce qui conduit à appliquer systématiquement un traitement durcissant ; le CR-39 résiste bien aux chocs et le polycarbonate y résiste excellemment.

• Le Trivex a un indice de réfraction de 1,53, une densité d'environ 1,11, une constringence de 43 à 45 et une filtration UV naturelle jusqu'à environ 394 nm.

Compléments

• Le CR-39 est une matière plastique de référence pour les verres organiques, dont l'indice de base est de 1,498 à 1,50 ; les polymères organiques à haut indice atteignent 1,74.

• La filtration UV naturelle atteint environ 355 nm pour le CR-39 et 380 à 400 nm pour le polycarbonate.

• Le Trivex offre une résistance au choc excellente, équivalente ou supérieure à celle du polycarbonate, et est privilégié pour les montures percées ou nylor, les lunettes de sport et les verres destinés aux enfants.

📖 3. Grandeurs optiques et physiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Constringence : Ernest ABBE - La constringence, ou nombre d'Abbe, est l'inverse du pouvoir dispersif d'une substance et caractérise sa capacité à disperser la lumière ; elle est responsable de l'aberration chromatique.
• Masse volumique : Le poids en grammes pour 1 cm³ de verre ; une masse volumique faible correspond à un verre plus léger.

★ À maîtriser

• Quatre grandeurs physiques caractérisent et permettent de comparer les verres :
  • l'indice de réfraction
  • la masse volumique
  • la constringence
  • la coupure UV

📐 Formule - L'indice de réfraction est donné par $n = \frac{C}{V}$, où $C$ est la vitesse de la lumière dans le vide et $V$ sa vitesse dans le verre.

• Quand l'indice de réfraction augmente, les rayons de courbure des dioptres s'aplatissent et le verre devient plus plat et plus mince.

• Dans les matières organiques, le polycarbonate et le Trivex, une hausse de l'indice laisse la masse volumique stable ou ne l'augmente que très peu, tandis que, dans les matières minérales, elle augmente avec l'indice.

Compléments

📐 Formule - La loi de la réfraction de Descartes s'écrit $n = \frac{\sin i}{\sin i'}$.

• La vitesse de la lumière est de $3\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}$ dans le vide et d'environ $2\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}$ dans le verre.

• Une constringence élevée signifie qu'un dioptre décompose peu la lumière blanche, tandis qu'une constringence faible entraîne une dispersion plus forte, des irisations et une baisse de contraste.

• La constringence varie d'environ 30 pour le polycarbonate et le minéral d'indice 1,9 à 59 pour les matières organiques et minérales d'indice 1,5.

📌 Aucun traitement ne peut annuler les irisations dues à une faible constringence ; en cas d'inconfort, il faut descendre en indice.

💡 Astuce mémo

Indice plus élevé → réflexion généralement accrue et, souvent, dispersion plus forte.

📖 4. Surfaces sphériques et asphériques

🔑 Notions clés & Définitions

• Surface asphérique : Surface non sphérique, généralement symétrique en rotation, dont le rayon de courbure peut varier du centre vers la périphérie.

★ À maîtriser

📌 Un verre convergent, de puissance positive, est épais au centre, tandis qu'un verre divergent, de puissance négative, est épais aux bords.

Compléments

• Un verre convergent de forte puissance devient rapidement très épais au centre, lourd et peu esthétique.

📌 L'asphérisation géométrique agrandit le diamètre du verre sans augmenter son épaisseur, tandis que l'asphérisation optique aplatit micrométriquement le rayon du centre vers la périphérie.

• L'asphéricité optique diminue l'astigmatisme des faisceaux obliques et le défaut de puissance, et les deux types d'asphérisation peuvent être associés.

• Avec un indice élevé, les verres convexes gagnent environ 30 % d'épaisseur et les verres concaves environ 20 %.

💡 Astuce mémo

Une surface qui s'aplatit du centre vers la périphérie.

📖 5. Réflexion et traitements des verres

★ À maîtriser

📐 Formule - La réflexion sur un seul dioptre, pour une lumière incidente normale, est donnée par $R = \left(\frac{n-1}{n+1}\right)^2\times100\%$.

• Quand l'indice augmente, la réflexion augmente, ce qui peut entraîner un manque d'esthétisme, des images parasites et une perte de contraste.

Compléments

• Pour un verre minéral non traité, les pertes par réflexion sur les deux dioptres sont de 7,8 % à l'indice 1,5, 10,4 % à 1,6, 12,3 % à 1,7, 15,7 % à 1,8 et 18,34 % à 1,9.

📌 Le traitement antireflet est la solution aux réflexions des verres, qui comprennent aussi les réflexions internes et les reflets de l'environnement arrière.

• Le durcissement d'un verre organique consiste à décaper chimiquement sa surface pour améliorer l'accrochage d'un vernis nanocomposite, puis à appliquer ce vernis par trempage afin de ralentir l'apparition des rayures en usage normal.

• Un traitement hydrophobe repousse l'eau et un traitement antistatique évite l'attraction électrostatique des poussières ; ces traitements facilitent l'entretien et préservent la transparence.

• Le traitement anti-lumière bleue réfléchit la lumière bleue pour réduire sa transmission, tandis que le traitement anti-UV arrière stoppe les UV réfléchis sur la face interne du verre.

💡 Astuce mémo

Indice élevé → davantage de reflets ; l'antireflet réduit ces réflexions.

📖 6. Diamètres et verres sur mesure

★ À maîtriser

• Pour les verres concaves, le verre taillé conserve la même épaisseur au bord quel que soit le diamètre initial, tandis que, pour les verres convexes, un diamètre initial plus grand augmente l'épaisseur au centre après taillage.

📐 Formule - Pour un verre sphérique unifocal ou progressif, le diamètre du verre tranchant est égal à deux fois la distance pupille-bord du calibre, à laquelle on ajoute une marge de sécurité : $D = 2\times d + \text{marge de sécurité}$.

Compléments

📌 Pour réduire l'épaisseur, il est conseillé de choisir le plus petit diamètre possible à partir de 2,00 dioptries, voire 3,00, en tenant compte du cylindre et de l'addition ; les autres solutions citées sont le verre tranchant et le verre sur mesure.

• Pour un verre convexe torique, le précalibrage est toujours efficace avec un axe de cylindre de 0° à 30° en astigmatisme inverse, et il est efficace avec un axe de 60° à 120° en astigmatisme direct uniquement si le diamètre utile diffère du diamètre standard.

📌 La forme du verre précalibré diffère de celle du verre standard, et le précalibrage permet un gain d'épaisseur par rapport au verre standard.

💡 Astuce mémo

Concave : épaisseur de bord inchangée ; convexe : grand diamètre initial, centre plus épais.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des matières optiques