Оптические материалы

ОМ – это вещества, главными характеристиками которых являются оптические свойства.

У приборов наблюдения (очки, бинокли и т.д.), главной характеристикой является качество изображения. Качество изображения, создаваемого оптическим прибором, находится в прямой зависимости от материала, из которого изготавливаются узлы и приборы в целом.

К ОМ предъявляются следующие требования:

· Конструкционные;

· Технологические;

· Эксплуатационные.

Необходимые оптические свойства ОМ удовлетворяются их природой и химическими свойствами. Физические, химические и механические свойства ОМ весьма разнообразны.

Оптические характеристики и параметры материалов

Оптические свойства ОМ есть результат их взаимодействия с электромагнитным излучением. Любое излучение характеризуется формулой:

,

где Е – квант лучистой энергии;

h – постоянная Планка;

n - частота излучения;

c – скорость света;

l - длина волны.

Различают следующие виды электромагнитного излучения:

· g - излучение;

· Рентгеновское излучение (X - лучи);

· УФ – излучение (180-380 нм);

· Видимое излучение (380-760 нм);

· ИК – излучение (760-5000 нм);

· Радиоволны.

Рисунок 1 –Явления отражения, поглощения и пропускания света ОМ

1. r - коэффициент отражения

;

2. a - коэффициент поглощения;

3. t - коэффициент пропускания;

4.

Рисунок 2 – Явление люминесценции ОМ

Двойное лучепреломление – в анизотропном материале световой луч разделяется на два луча, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях и распространяющихся с разными скоростями (,). Эти лучи принято называть обыкновенным (ordinare – франц.) и необыкновенным (extra ordinare – франц.);

5. Люминесценция – свечение вещества под действием падающего света.

- правило Стокса.

Оптические постоянные

Качество изображения, создаваемое оптическим прибором, находится в прямой зависимости от качества материала его деталей.

Оптические постоянные оптических стекол: показатель преломления; средняя и частная дисперсия определяют область их применения.

Показатель преломления n оптического материала – это отношение скорости света в вакууме к скорости света в данном оптическом материале v:

n =

Приводятся для длин волн 23-х спектральных линий и для 12 длин волн, генерируемых лазером.

Таблица 1 – Длины волн и символы линий спектра

l, нм	Символ	Элемент	Область спектра
	i	Hg (ртуть)	Ультрафиолетовый
404,36	h	Hg	Фиолетовый
479,99	F'	Cd (кадмий)	Синий
546,07	e	Hg	Зелёный
643,86	C'	Cd	Красный

В качестве номинального показателя преломления согласно ГОСТ 23136-93 установлен показатель преломления n_e для спектральной линии e ртути, соответствующей длине волны l_e= 546,07 нм.

Дисперсия – это изменение показателя преломления.

- средняя дисперсия;

и - частная дисперсия;

и - относительная дисперсия;

Рисунок 3 – Зависимость показателя преломления от длины волны

- коэффициент дисперсии (число Аббе).

Механические свойства ОМ

Характеризуются прочностью, упругостью, хрупкостью, твёрдостью.

Прочность (теоретическая) – сопротивление ОМ механическому разрушению. Она определяется, исходя из сил молекулярного взаимодействия ОМ.

График зависимости силы взаимодействия атома от расстояния между ними, где r₀ – равновесное состояние (рисунок 4).

На расстоянии r₀ результирующая сила равна 0, при расстоянии более r₀ сила отталкивания равна 0.

Теоретическая прочность может быть рассчитана, исходя из притяжения между частицами по закону Кулона (рисунок 5):

Дата добавления: 2014-01-11