La distribución, tanto de las tensiones residuales en el material como de las debidas al montaje de un lente oftálmico, puede analizarse mediante un tensiscopio a partir del efecto de la birrefringencia inducida sobre luz polarizada que atraviese el lente. Si se utiliza una fuente de luz blanca la inhomogeneidad generada en el material puede dar lugar a imágenes de indudable belleza.
La fotoelasticidad es una técnica experimental interferométrica de análisis de tensiones y deformaciones. Fue desarrollada a principios del siglo XX y es ampliamente utilizada en la industria para el control de calidad de los procesos de fabricación y en ingeniería para el estudio de estructuras utilizando para ello modelos fotoelásticos como complemento a los métodos numéricos de cálculo. Se basa en el análisis de la interacción de luz polarizada al atravesar materiales transparentes en los que se ha inducido birrefringencia mediante tensiones. Una de las aplicaciones de la fotoelasticidad es la de la observación de las tensiones mecánicas que pueden encontrarse en los lentes oftálmicos tras su proceso de montaje. Estas tensiones pueden limitar en algunas zonas la calidad de la imagen o aumentar el riesgo de fractura. La Fig. 1 muestra el patrón de franjas coloreadas obtenido al analizar las tensiones de un lente oftálmico con un tensiscopio.
Aplicación de la fotoelasticidad al análisis de tensiones en lentes oftálmicas
Una vez que los lentes están montados, no solo hay que comprobar que la prescripción y el montaje son los correctos, sino que es necesario observar las tensiones mecánicas que pueden sufrir los lentes. Hay que tener en cuenta que los lentes oftálmicos están sujetos al aro de la montura gracias a la necesaria presión ejercida por éste en la zona del bisel. Las tensiones mecánicas adicionales aparecen cuando los lentes son de un tamaño mayor al necesario, hay algún cuerpo extraño en la ranura del bisel, la forma de la lente no corresponde exactamente con la forma del aro o el aro de la montura tiene formas angulosas. Estas tensiones suponen un riesgo importante. En el caso de un lente mineral la reducción de su resistencia mecánica lo hace más vulnerable a la rotura, si sufre un golpe en algún punto donde la presión de la montura sea elevada. Si se trata de un lente orgánico, la presión puede producir ligeros cambios en la geometría del lente y, por tanto, generar aberraciones que reducen la calidad óptica de los lentes en esas zonas. Para poder analizar las tensiones mecánicas de los lentes se ha utilizado un tensiscopio A1500 de GFC. El tensiscopio se compone básicamente de una fuente de luz y dos polarizadores lineales cuyos ejes de transmisión se encuentran perpendiculares. Para poder observar el patrón de tensiones de un lente montado éste se sitúa entre los dos polarizadores.
Fig. 2 Tensiscopio A1500 de GFC utilizado en la realización de las fotografías.
Un lente sin tensiones se ve en el tensiscopio uniformemente iluminado, Fig. 3(a). De no ser así, se observa un patrón de zonas en el borde del lente con máximos y mínimos de luz y zonas de luminosidad intermedia, Fig. 3(b). Si se observan numerosas zonas de tensión en el lente, es conveniente marcarlas con un rotulador, retirar el lente del aro y retocarlo con la biseladora manual, con el fin de reducir e idealmente eliminar esas tensiones.
Además, en ocasiones el material del lente, Fig. 1, o el de la montura, Fig. 4, poseen tensiones residuales que generan retardos en el rango de las centenas de nanómetros y que ofrecen al observador un espectacular patrón de franjas de colores.
Conclusiones
La fotoelasticidad es una técnica interferométrica de análisis de tensiones y deformaciones de gran importancia en ingeniería. Tiene también numerosas aplicaciones en otras ramas científicas y técnicas como la evaluación de tensiones en lentes oftálmicos montados en gafas con el fin de evitar un deterioro de sus prestaciones o de reducir su riesgo de ruptura. La observación de lentes o monturas a través de dos polarizadores lineales con ejes perpendiculares en un tensiscopio no solo permite localizar estas tensiones, sino que, en ocasiones cuando se utiliza una fuente de luz blanca, ofrece llamativas imágenes.
Autor: J. A. Vallés. Departamento de Física Aplicada – Facultad de Ciencias – Universidad de Zaragoza. Miembro de SEDOPTICA.
Fuente: https://zaguan.unizar.es/record/74885/files/texto_completo.pdf
