光學材料是光學儀器的重要組成部分,是光學零件加工的對象。光學材料有光學玻璃、光學晶體和光學塑料等。下面介紹下光學玻璃的基本知識:
光學玻璃的組成
光學玻璃與普通玻璃的主要區別:光學玻璃具有高度透明性、物理及化學上的高度均勻性以及特定和精確的光學常數。光學玻璃含有元素周期表中的大部分元素,只是組成和含量不同而已。
通常光學玻璃的主要成分是二氧化硅,又稱石英砂,熔煉玻璃時都要加入其他物質以改善玻璃的性能和滿足關系系統成像的需要。如加入Al2O3可以提高玻璃化學穩定性和機械強度;加入氧化鉛和氧化鋇可以增大玻璃折射率,但化學穩定性降低;加入氧化鈉可以降低熔煉溫度;此外還可根據需要加入其他多種氧化物。
以二氧化硅SiO2為主要成分的玻璃屬於硅酸鹽玻璃,以三氧化二硼B2O3為主要成分的屬於硼硅酸鹽玻璃,以五氧化二磷P2O5為主要成分的屬於磷酸鹽玻璃。
光學玻璃的物理特性
玻璃物質形態
玻璃並非嚴格意義上的固體,玻璃熔煉體在冷卻過程中沒有確定的固化溫度,玻璃保留了液態分子無規則排列的結構,即低溫的固態保留了高溫液態的無定性結構,稱為玻璃態。 玻璃的物理特性
各向同性:玻璃的性質如硬度、彈性模數、折射率等在各向測得的數值相同。
介穩狀態:玻璃從熔融態向固態轉化過程是連續可逆的。
光學玻璃分類命名
光學玻璃種類繁多,絕大多數是無色光學玻璃,光學玻璃命名主要指無色光學玻璃。
光學玻璃品種及牌號:各國及各個玻璃生產廠家都有自己的品種分類及牌號表示方法,大多以拉丁字母作為品種標志,如K、ZF、F等,品種之后附有牌號標志(我國國家標准以阿拉伯數字表示序號)。
按照各國的分類方法,光學玻璃按阿貝系數大小分為冕牌、火石玻璃兩大類,大致的分界線為γ=50;國內以K代表冕牌玻璃,F代表火石玻璃。
在冕牌及火石兩類玻璃之下,根據折射率高低、化學成分不同,又派生出其他小類。
無色光學玻璃分類
根據折射率nd和色散系數vd在nd-vd領域圖中的位置和玻璃組成,無色光學玻璃按下表分為16類:
光學玻璃牌號
每種光學玻璃牌號按其所屬的玻璃類別名稱的代號加序號組成。另外,還用六個數值做代碼來表征每一個牌號,其中前三位數值表示該牌號玻璃折射率小數點后三位數,后三位數值表示該牌號玻璃的阿貝數。
例如:H-K9L,nd=1.51680,vd=64.20,則其代碼為:517642
無鉛、砷、鎘玻璃牌號:
無鉛、砷、鎘及其他放射性元素的玻璃牌號,用“H”加“-”作為前綴表示,例如H-K9L。
領域圖
玻璃牌號