玻璃工艺学——玻璃的光学性质.ppt

1、玻璃工艺学玻璃的光学性质,玻璃的光学性质 optical property 一、玻璃的折射率 refractive index 1. 定义 N=sini/sin 绝对折射率 n0=c0 / c c0 真空中光速 相对折射率 n=c1 / c c1 空气中光速 n1，即光在玻璃中的传播速度降低。原因？,光波为电磁波，对于玻璃是一外加交变电场，通过时会引起玻璃内部质点的极化变形，离子偶极矩改变所需能量来自光波，光波能量减小，传播速度降低。,2. 影响因素 （1）组成,d 越大，N 越大 离子极化率 越大，N 越大,Ri越大，折射率越大。 Vi越大，折射率越小。,a.电价相同 半径大和小的 N大。,

2、r小降低分子体积使密度增大；r大的极化率大。,b. NF 减小折射率 不易极化，且束缚Ob的电子云不被极化,c. Onb 量越大N越高 F-代O2-降低N（因F-的折射度2.4小于氧2.67）,（2）温度,T（1）d减小n减小 （2）电子振动频率减小 n增大。,有正负两种可能。,室温至100C n/ t0（主要决定于R/ t） 低温 d/ t起决定作用， n/ t0,（3）入射光波长 波长越长，折射率越小。,3. 色散 定义：玻璃的n随入射光波长不同而不同的现象。 正常色散,折射率随波长减小而增大，色散随光波波长减小而更迅速变化。 光波波长接近于材料吸收带时折射率发生急剧变化，吸收带长波方向折

3、射率高而 短波方向折射率低。, 反常色散,二、玻璃的光学常数与光学玻璃分类 1. 标准波长 不同波长下测得的折射率用不同的符号表示：nD nF nC等。,2. 色散表示法 a. 平均色散 = nF nC b. 部分色散 nd - nD、 nD - nC、 ng - nG和 nF - nC等,c. 阿贝数（色散倒数）,d. 相对部分色散 如 等,2. 光学玻璃分类 冕牌玻璃（K）和火石玻璃（F）,* K 含碱硼硅酸盐系统，做凸透镜 轻冕QK 冕K 磷冕PK 钡冕BaK 重冕ZK * F 铅钾硅酸盐系统 轻火石QF 钡火石BaF 火石F 重钡火石ZBaF 重火石ZF 特种火石TiF,三、玻璃的光吸

4、收、反射、透过 A+R+T=1,1. 光的反射 反射率从玻璃表面反射出去的光强与入射光强之比,R决定于表面光洁度、入射光波长、入射角和N等。 改变反射率常用镀膜。,2. 光透过和吸收 透过率 T=I/I0=(1R)2el 光密度 D=lg1/T 常用D表示光的吸收和反射损失。 T取决于光波与玻璃中粒子间的作用。 玻璃中自由电子紫外光，Si-O网络红外光振动频率相当。普通玻璃对紫外、红外光不透过。 氧化物系统玻璃在红外可透过6以下的光，As2S3等非氧化物系统可透过更长的光波。,* 光吸收 等同吸收 选择性吸收 使光强减弱 产生颜色,四、玻璃的红外和紫外吸收 1. 紫外吸收 吸收极限 透光曲线上

5、吸收区与透光区间一条很陡的分界线。 紫外区 波长 吸收限 透过, 紫外吸收机理 光子激发氧离子的电子到高能级的结果。 大的，不能激发电子，全部透过。,O 2-与阳离子间结合力影响紫外吸收限。 Ob多， 吸收限偏向短波，透紫外好； Onb多，吸收限偏向长波，透紫外差。 M越多，透紫外越差。,2. 红外吸收 机理：红外频率与玻璃中分子本征振动频率相近，引起共振而产生。,f 力常数（化学键对于改变其长度的阻力） M 原子量 c 光速,氧化物玻璃只能透过近红外。非氧化物系统玻璃可透过波长更长的光。,五、玻璃对光的散射（optical scattering) 机理：玻璃内存在密度不均匀区域，导致光线折射多次而产生散射。是玻璃乳浊现象的根源。,1. 乳浊机理 （1）析晶乳浊 （2）分相乳浊 （3）气相乳浊,2.