Реферат: Оптические характеристики материалов для изготовления оптических деталей

Основным материалом для изготовления оптических деталей служит оптическое стекло, которое отличается от технического высокой степенью однородности, химическим составом и физическими свойствами. Стекло устойчиво по отношению к действию углекислоты, хорошо сохраняет форму и легко обрабатывается.

Основную часть большинства марок стекла составляет кремнезем SiO₂ . Стекло из чистого плавленого кремнезема – кварцевое стекло – хорошо пропускает ультрафиолетовые лучи, обладает жаропрочностью и высокой твердостью, варится при температуре около 2000^° С. Добавляя к кремнезему окислы натрия и кальция, можно снизить температуру варки. Стекло, имеющее в составе 65% SiO₂ , 35% Na₂ O, может быть сварено при температуре ~1400^° С, но оно неустойчиво и быстро разрушается. Более устойчивое техническое стекло, состоящее из 75% SiO₂ , 15% Na₂ O и 10% CaO, может быть сварено при t=1450^° C. Чтобы получить еще более устойчивое прочное стекло, в состав добавляют окислы калия, магния и алюминия, в результате получают стекло типа крон. Показатель преломления и дисперсию стекла изменяют, добавляя кислородные соединения фосфора – фосфорный ангидрид и соли фосфорной кислоты, окислы бора и бария, получая баритовые и тяжелые кроны. Сильно увеличивает показатель преломления и дисперсию стекла окись свинца: ее вводят до 15% в кронфлинты и более 40% в тяжелые флинты.

Получили распространение новые марки стекла, в состав которых входят окислы редких металлов (лантана, тантала, церия и др.). Лантановые стекла (СТК) имеют большой показатель преломления и небольшую дисперсию. Стекла с окислами таллия (СТФ), наоборот, имеют большой показатель преломления и большую дисперсию.

Все стекла делятся на два вида – стекло крон с небольшими показателями преломления и дисперсией и стекло флинт с большими показателями преломления и дисперсией. Резкой границы между ними нет; эти два вида стекол делятся на типы и на марки стекол, в название которых входит сокращенное название типа стекол и порядковый номер (табл.1). Марка стекла определяется показателем преломления , и средней дисперсией , или коэффициентом средней дисперсии

.

Таблица 1

Тип стекла	Марка стекла
Легкие кроны ЛК	ЛК6	1,4704	66,8
Фосфатные кроны ФК	ФК1	1,5176	69,6
Кроны К	К8	1,5163	64,1
Баритовые кроны БК	БК6	1,5399	59,7
Тяжелые кроны ТК	ТК16	1,6126	58,3
ТК21	1,6568	51,1
Сверхтяжелые кроны СТК	СТК9	1,7424	50,2
Кронфлинты КФ	КФ7	1,5170	51,4
Легкие флинты ЛФ	ЛФ6	1,5749	41,3
Флинты Ф	Ф1	1,6128	36,9
Баритовые флинты БФ	БФ25	1,6079	46,2
Тяжелые флинты ТФ	ТФ5	1,7550	27,5
Сверхтяжелые флинты СТФ	СТФ1	20,361	18,1
Особые флинты ОФ	ОФ1	1,5294	51,8

Таблица 2

Цвет	Красный				Желтый				Зеленый
Обозначение линии Фраунгофера	А		С		D		d		e
Длина волны в мкм	768		656,3		589,3		587,6		546,1
Химический элемент, в спектре которого имеется эта линия	Калий К		Водород H		Натрий Na		Гелий He		Ртуть Hg
Цвет	Голубой			Синий		Фиолетовый		Ультрафиолетовый
Обозначение линии Фраунгофера	F	g		G		h		-
Длина волны в мкм	486,1	435,8		434,1		404,7		365,0
Химический элемент, в спектре которого имеется эта линия	Водород H	Ртуть Hg		Водород H		Ртуть Hg		Ртуть Hg

Показатели преломления измеряются для определенных цветов (длин волн), указанных в ГОСТах и нормалях (табл.2).

Характеристики стекла представлены на диаграмме.

Стекловаренные заводы поставляют оптическое стекло в соответствии с требованиями чертежей и ГОСТа 3514 “Стекло оптическое бесцветное”. В зависимости от веса заготовок гарантируемые категории и классы по пузыристости и светопоглощению указаны в табл.11 ГОСТа 3514.

Флинты более прозрачны, чем кроны. Только стекла К8, БК10, Ф1 и Ф4 по светопоглощению поставляются 00 категории. Более простые по составу стекла ЛК3, ЛК4, КФ4, КФ6, К3, К8, БК6, БК10, ЛФ5, ЛК5 начинают пропускать близкую ультрафиолетовую часть с длиной волны 320-330 нм. Тяжелые кроны начинают пропускать лучи с длиной волны более 360 нм, а тяжелые флинты – более 370 нм. В инфракрасной области спектра все стекла пропускают хорошо до длины волны 2700 нм при толщине 10 нм и до 4500 нм – при толщине 1 нм. При облучении стекла гамма-лучами темнеет заметно в фиолетовой и менее заметно в инфракрасной области спектра. Стекла со специальными добавками – сотые и двухсотые (К108, БК110, К208, БК210 и др.) темнеют значительно меньше.

Стоимость оптического стекла высокая и сильно возрастет при строгих требованиях к пузыристости и светопоглощению, поэтому они должны предъявляться только при необходимости. Заготовки из оптического стекла поставляются лишь в том случае, если толщина ее менее ¹ /₁₅ диаметра.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--