Оптические свойства стекла

Светопропускании (прозрачность) - именно это свойство ценилось людьми и ранее и сейчас.

Оптические свойства стекла характеризуются светопропусканием (прозрачностью), светопреломлением, отражением, рассеиванием и др.

Источником света и тепла на Земле является Солнце - раскаленное до 6000 К небесное тело, от которого исходят электромагнитные волны - солнечное излучение. Диапазон длин волн солнечного излучения, проходящего через атмосферу и оказывающего воздействие на земную поверхность, составляет 300-2500 нм, при этом интервал 300-380 нм соответствует ультрафиолетовому излучению (УФ), интервал 380-760 нм - видимому свету и интервал 760-2500 нм - инфракрасному, или тепловому, излучению (ИК).

Излучение, попадающее на стекло, частично проходит сквозь него 85-90%, частично отражается от его поверхности около 8% и частично поглощается 1% (2-7%). (прозрачное листовое стекло толщиной 4 мм (в зависимости от марки стекла)).

УФ и ИК излучение до 2500 нм проходит сквозь стекло лишь частично (примерно 75 и 80% соответственно), а при длинах волн больше 2500 нм поглощается практически полностью.

Обычные стекла пропускают до 70% вредных УФ лучей, которые вызывают выцветание ковров, занавесей, картин и мебели. Стекла с низкоэмиссионными покрытиями уменьшают до некоторой степени вредное влияние УФ, хотя даже лучшие из таких стекол пропускают большую часть этого излучения. Защита от УФ лучей особенно важна для витрин магазинов с одеждой, мебелью и другими подверженными выцветанию изделиями, а также в остеклении библиотек, художественных галерей и музеев. Популярное заблуждение приписывается УФ лучам, проходящим через окна. Их бактерицидные свойства не имеют никакого научного обоснования. Фактически только высокие дозы жесткого УФ облучения, которые достигаются при длительном облучении кварцевыми лампами, могут очистить помещение от некоторых видов бактерий. Остальная частьУФ поглощается. Кварцевое стекло прозрачно в УФ области, частично прозрачно в ИК области.

УФ длина волны 280-400нм.

Оконное стекло практически полностью задерживает дальний 100–200 нм, средний ультрафиолет и коротковолновую часть ближнего 200–380нм, но довольно неплохо пропускают длинноволновую часть ближнего ультрафиолета.

Обыкновенное оконное стекло сильно задерживает ультрафиолетовые лучи. Это видно из таблицы прохождения ультрафиолетового излучения через оконное стекло толщиной 2 мм (по Леману):нм ……………………………………..380 360 340 320 300 280 260

Пропускание в %% для стекла 88 82 62 22 2 0 0

Качественное сравнение свойств кварца и технических стекол

Пропускаемость ультрафиолетовых лучей

Кварцевое стекло - Очень хорошее

96%-ное Si-O2-стекло - Хорошее

Боросиликатное - Среднее

Свинцовое - Плохое

Известково-натриевое – Плохое

ЗА УФ идет рентгеновское излучение.

Традиционные очковые линзы из CR-39 прозрачны для УФ-излучения от 350 нм (кривая 3), а их светопоглощение на границе УФ-диапазона составляет 55% (см. табл.).

ИК поглощает. Тепловизор определяет температуру стекла, а не горячей батареи за ней.

Если спираль нагревательный элемнент поместить в колбу или трубку из кварцевого стекла, то граница для беспрепятственного прохождения инфракрасных волн сдвигается до 3.3 мк.

Поглощенное излучение возвращается стеклом во внешнее и внутреннее окружающее пространство путем конвекции и в виде вторичного теплового излучения. Показатель поглощения света стекол невысок. Он увеличивается лишь при изготовлении стекла с применением различных красителей, а также особых способов обработки готовых изделий.

Уровень поглощения определяет способность стекла к теплопередаче: чем больше стекло поглощает, тем больше оно передает (возвращает) в пространство и тем хуже его теплоизоляционные свойства.

Обычные силикатные стекла, кроме специальных пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Показатель преломления строительного стекла (1,50-1,52) определяет силу отраженного света и светопропускание стекла в разных углах падения света. При изменении угла падения света с 0 до 75° светопропускание стекла уменьшается с 92 до 50 %.

Рассеяние света — это отклонение световых лучей в различных направлениях. Показатель рассеяния света зависит от качества поверхности стекла. Так, проходя сквозь шероховатую поверхность, луч частично рассеивается, и потому такое стекло выглядит полупрозрачным. Это свойство, как правило, используют при изготовлении стеклянных абажуров для ламп и плафонов для светильников.

Почему стекло прозрачно….

Недостатки стекла. Химическая, термическая и химико-термическая обработка стекла.

Стекло в строительных конструкциях чаще подвергается изгибу, растяжению и удару и реже сжатию, поэтому главным показателем, определяющим его свойства, следует считать прочность при растяжении и хрупкость.

Хрупкость — главный недостаток стекла.

Хрупкость — типичное свойство стекла, разрушение которого не сопровождается пластической деформацией при различных способах механического нагружения, в том числе при динамическом и статическом.

Хрупкость - состояние материла, в котором под действием внешних сил материал совсем не проявляет остаточной деформации и разрушается.

Обычно мерой хрупкости считают сопротивление нагрузкам (удару). Предел прочности стекла при ударе характеризуется суммарной работой ударов, вызывающих разрушение единицы объема стекла. Предел прочности при ударе зависит от состояния поверхности, толщины образца, степени отжига и от удельной вязкости (химического состава) стекла.

Проявление хрупкости у материалов является следствием сочетания нескольких факторов.

Главнейшие из них: низкое значение отношения прочности материала при растяжении к его модулю упругости (для стекла 7.5-10) и высокая скорость и отсутствие препятствий для распространения трещин.

Основной показатель хрупкости — отношение модуля упругости к прочности при растяжении Е/Яр. У

стекла оно составляет 1300… 1500 (у стали 400...460, каучука 0,4…0,6).

Дата добавления: 2014-01-07