Химия - Оптическое стекло - Основные оптические свойства стекла

01 марта 2011


Оглавление:
1. Оптическое стекло
2. Основные оптические свойства стекла
3. Типы оптических стёкол
4. Производство
5. Дефекты
6. Обработка
7. История



Основные свойства оптического стекла характеризуются показателем преломления, средней дисперсией и коэффициентом дисперсии. В отдельных случаях для характеристики оптических стёкол используется частные дисперсии и относительные частные дисперсии.

Показатель преломления

С XIX века и до недавнего времени для характеристики оптических стёкол использовался показатель преломления ~n_D, определяемый для жёлтой спектральной D-линии натрия.

Однако это не одиночная линия, а пара: так называемый «натриевый дублет», что не могло не сказаться на точности измерений. Поэтому сейчас в качестве главного показателя преломления принимают его значение либо для жёлтой d-линии гелия с λ=587,56 нм, либо для жёлто-зелёной e-линии ртути с λ=546,07 нм. Первый используется такими производителями как Schott, Hoya, Ohara и др., второй, в частности, принят в документации российских производителей.

В настоящее время достигнутые пределы значений ~n_d промышленных оптических стёкол составляют примерно 1,43 — 2,17.

Допустимое отклонение зависит от категории оптического стекла и нормируется величиной ±×10

Средняя дисперсия

Средняя дисперсия — определяется как разность показателей преломления nF для синей линии спектра λ=488,1 нм и nC для красной линии спектра с λ=656,3 нм; Величина средней дисперсии представляется как×10 и лежит в диапазоне 639 — 3178, с допустимым отклонением ±×10.

Коэффициент дисперсии

Коэффициент дисперсии — задаётся отношением разности показателя преломления ~n_\lambda без единицы к средней дисперсии.
Ранее определялось выражением, включающим показатель преломления ~n_D для жёлтой спектральной линии натрия.

\nu_D=\frac{n_D - 1}{n_F - n_C}


В настоящее время основными вариантами коэффициента дисперсии являются, либо

\nu_d=\frac{n_d - 1}{n_F - n_C}

либо

\nu_e=\frac{n_e - 1}{n_{F'} - n_{C'}}

где средняя дисперсия определяется, как разность показателей преломления для голубой и красной линий кадмия.

В настоящее время значения ~\nu_d для промышленных оптических стёкол находятся в пределах от 17 до 95.

Частные дисперсии и относительные частные дисперсии

Частные дисперсии — это разности ~n_{\lambda_4}-n_{\lambda_5} двух значений показателя преломления при некоторых произвольно выбранных длинах волн ~\lambda_4 и ~\lambda_5, не совпадающих с длинами волн ~\lambda_2 и ~\lambda_3, выбранными для расчёта средней дисперсии.

Относительные частные дисперсии ~P_{{\lambda_4}{\lambda_5}} — это отношения частных дисперсий к средней дисперсии.

P_{{\lambda_4}{\lambda_5}}=\frac{n_{\lambda_4} - n_{\lambda_5}}{n_{\lambda_2} - n_{\lambda_3}}

Хотя, для большинства оптических стёкол зависимость относительных частных дисперсий от коэффициента средней дисперсии близка к линейной, однако, зависимость показателя преломления оптического материала от длины волны света представляет собой сложную кривую. Форма этой кривой определяется параметрами конкретного материала и будет различной для разных типов оптических стёкол. Таким образом, частные дисперсии и относительные частные дисперсии служат для детализации зависимости изменений показателя преломления стекла от изменений длины волны.

Такая детализация необходима при расчёте высококачественных ахроматических и апохроматических компонентов, поскольку учёт хода относительных дисперсий, на этапе выбора стёкол, позволяет в дальнейшем значительно уменьшить вторичный спектр. Так как, в общем случае, величина вторичного спектра пропорциональна отношению разности частных дисперсий выбранной пары стёкол к разности показателей средних дисперсий этих стёкол.

\Delta s=f'\frac{P_1 - P_2}{\nu_1 - \nu_2}

где: ~P_1 и ~P_2 — относительные частные дисперсии; ~\nu_1 и ~\nu_2 — коэффициенты средней дисперсии; ~f' -фокусное расстояние объектива.

Для практики наиболее важны — частная дисперсия для синего участка спектра ~n_g-n_F или ~n_g-n_{F'} и соответствующая ей относительная частная дисперсия ~P_{gF}, поскольку в пределах именно этого участка показатель преломления материалов изменяется с длиной волны наиболее значительно.

Коэффициент поглощения света

Составляет не более 0,2-3,0 %.



Просмотров: 10818


<<< Ниобат лития