Cominciamo dal fondo della domanda, cioè, se si tratta di vetri…

Ci sono lenti di vetro ottico ordinario, di vetro speciale (ad alto indice di rifrazione), di plastica (solitamente indicate dalla sigla CR39), di policarbonato. Rispetto alle lenti di vetro ordinario, quelle di vetro speciale sono tipicamente più sottili e leggere, mentre le lenti di policarbonato sono più resistenti di quelle di plastica. Un discorso a parte è poi quello dei materiali fotocromici e dei materiali dicroici (polaroid). Il funzionamento di questi ultimi si può trovare descritto nella risposta a un recente quesito (polarizzazione e dicroismo). Quanto ai materiali fotocromici, si tratta di vetri o plastiche che inglobano particelle di alogenuri d'argento; queste particelle conferiscono al materiale la proprietà di variare la sua trasparenza in funzione della quantità di luce ultravioletta a cui viene esposto.

Ma veniamo ai vetri scuri e ai meccanismi fisici di funzionamento. Per quanto qui ci si riferisca a lenti per occhiali da sole, il problema è quello, del tutto generale, dell'assorbimento della luce nell'attraversamento di un mezzo. Senza entrare nei meccanismi dell'ottica quantistica, ci si limita qui alla descrizione macroscopica del fenomeno. Se si considera un sottile strato di spessore infinitesimo dx su cui incide un fascio di luce di intensità I, la perdita per attraversamento dI è proporzionale a I stesso e a dx, ossia:

con α costante di proporzionalità (detta "coefficiente di assorbimento"); il segno meno rende conto del fatto che si tratta di una diminuzione. Integrando si ottiene:

con I₀ pari all'intensità della luce in arrivo e x spessore del vetro.

Questa è una legge che si incontra in molti settori della fisica, e qui mostra l'attenuazione esponenziale della luce con lo spessore del vetro. Naturalmente, il coefficiente α dipende dalla costituzione del vetro e può essere funzione della lunghezza d'onda (del “colore”), per cui guardando attraverso le lenti degli occhiali da sole si potranno avere alterazioni cromatiche della scena osservata, oltre alla diminuzione dell'intensità.

Un altro principio fisico che si trova frequentemente applicato nelle lenti da occhiali è quello dell'interferenza della luce. Oggi quasi tutte le lenti hanno un trattamento. I trattamenti sono particolari rivestimenti costituiti da sottilissimi strati di opportune sostanze che modificano il comportamento meccanico-ottico delle superfici su cui sono depositate; per esempio riducendo la componente di luce riflessa (trattamento antiriflesso). Questo è ottenuto per mezzo dello stesso fenomeno – l'interferenza appunto – che produce il colore delle bolle di sapone. Se si pone in verticale un telaietto intinto nell'acqua saponata, dopo un po' si può osservare la formazione di un sistema di zone iridescenti del tipo mostrato in figura.

Il colore dipende dal fatto che la luce subisce una doppia riflessione: una dalla superficie anteriore della pellicola e una da quella posteriore. Le due componenti riflesse sono leggermente ritardate l'una rispetto all'altra, a causa dello spessore della pellicola; il ritardo può produrre rafforzamento (interferenza costruttiva) di una particolare componente di colore, o indebolimento (interferenza distruttiva). Poiché lo spessore della pellicola non è uniforme ma varia per drenaggio dell'acqua contenuta, si hanno zone a prevalenza di un colore piuttosto che un altro. Nella parte alta della pellicola, superiormente alla zona bianco-argentea, lo spessore è sottilissimo, e il ritardo molto molto piccolo. In queste condizioni le due componenti riflesse si vengono a trovare in opposizione di fase, indipendentemente dal colore, e interferiscono distruttivamente. Il risultato è che la luce riflessa è completamente assente, o, se si vuole, la pellicola è perfettamente trasparente (tecnicamente si parla di film nero, perché la pellicola, il film, viene solitamente osservata su sfondo nero).

Nel caso degli occhiali, sulle superfici delle lenti si depositano sottilissimi strati di particolari ossidi metallici ottenendo risultati analoghi al film nero: l'abbattimento della luce riflessa.

Quella delle lenti a specchio è una questione ancora diversa. Si tratta di un leggero strato metallico depositato sulla superficie esterna delle lenti per evaporazione sotto vuoto; ha funzioni puramente estetiche, nel senso che non è percepito da chi porta gli occhiali ma solo dalle persone intorno. Per la descrizione del meccanismo fisico della riflessione da specchi metallici ci si può riferire a una risposta apparsa recentemente in questa stessa rubrica (riflessione e vetri).