光学设计 第10讲 光学材料与加工ppt课件.ppt

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1、光学材料五邑大学应用物理与材料学院1主要内容2第一节光学玻璃第三节光学塑料第一篇光学玻璃一、玻璃的定义：玻璃：一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃化学氧化物的组成Na2O·CaO·6SiO2),主要成份是二氧化硅。广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物第一节普通玻璃二、玻璃的特性各向同性介稳性可逆性连续性无固定熔点第二节光学玻璃光学玻璃：用于制造光学仪器、或者透镜、棱镜、反射镜的等的玻璃材料。与普通玻璃的区别在于光学玻璃具有很高的透明度、均匀性和化学稳定性以及特定而

2、精确的光学常数。第二节光学玻璃一、光学玻璃的分类无色光学玻璃普通光学玻璃耐辐射光学玻璃激光玻璃有色光学玻璃光学玻璃的主要参数(一)折射率我国标准规定：主折射率：指光学玻璃对钠光d（波长0.5786μm）的折射率，用nd表示；对F谱线(波长0.4861μm的蓝光)的折射率用nF表示;对C谱线(波长0.6563μm的红光)的折射率用nC表示。8色散表示光学玻璃对不同的光具有不同的折射率。色散大小用F谱线和C谱线之差表示，即nF－nC，称作中部色散。通常度量光学玻璃的色散程度用色散系数(又称阿贝数)vd:（二）色散系数1、组成玻璃形成体：B2O3、P2O

3、5、SiO2、As2O3中间体：Al2O3网络外体：Na2O、K2O、CaO、BaO、PbO二、光学玻璃的主要特性二、光学玻璃的主要特性光学玻璃与普通玻璃的区别：特定和精确的光学常数物理和化学上高度均匀性高度透明性极小的内应力注重批次性第三节无色光学玻璃一、无色光学玻璃的分类1.两大系列：普通光学玻璃系列（P系列）耐辐射光学玻璃系列（N系列）冕牌玻璃（K）火石玻璃（F）折射率小（1.50-1.55）折射率大（1.53-1.85）色散系数大（55-62）色散系数小（30-45）质轻而硬、透明度好质重而软、呈淡黄色、透明度差硼酸盐玻璃加入氧化铅2.两大

4、分类（按色散系数大小）3.18个类型：冕牌玻璃：FK、QK、K、PK、BaK、ZK、LaK、TK火石玻璃：KF、QF、F、BaF、ZBaF、ZF、LaF、ZLaF、TiF、TF4.135个牌号。各种氧化物对玻璃性质的影响名称减小增大二氧化硅相对密度、膨胀系数化学稳定性、耐温性、机械强度、粘度氧化铝析晶能力（当加2-5%时）机械强度、化学稳定性、粘度氧化硼析晶能力、粘度、膨胀系数化学稳定性、温度骤变抵抗性、折射率氧化钠、钾化学稳定性、耐温性、机械强度、结晶能力、硬度膨胀系数氧化镁析晶能力、粘度（加25%时）耐温性、化学稳定性、机械强度氧化钡化学稳定性

5、相对密度、折射率、析晶能力氧化铅化学稳定性、硬度折射率氧化锌膨胀系数耐温性、化学稳定性、机械强度氧化钙耐温性膨胀系数、硬度、化学稳定性、机械强度、析晶能力二、耐辐射玻璃光学玻璃在吸收x射线和γ射线后，会着色、变暗甚至变得不透明，导致仪器无法正常工作。原因：光学玻璃在x射线和γ射线的作用下形成电子空穴对，这些电子空穴对与玻璃种的缺陷形成色中心；多价态金属氧化物在x射线和γ射线的作用下发生价态改变，形成吸收带。解决方案：加入Ce离子。作业：在普通光学玻璃种加入Ce离子，为什么可以抗辐射？折射率、色散系数与标准数值的允许差值以及一致性，光学均匀性，应力双

6、折射，条纹度，气泡度，光学吸收系数，耐辐射性能光学玻璃的主要质量指标191、折射率、色散系数与标准数值的允许差值Δnd、Δνd二、无色光学玻璃的质量指标及检测方法折射率？色散？nD------钠光谱D线(589.3nm)测量值；nd------钠光谱d线(587.6nm)测量值（国标规定）；通常说的玻璃折射率指d光的折射率波长（nm）谱线符号404.7h435.8g486.1F546.1e589.3D656.3C766.5A’类别折射率nd的允许差值00±2×10-40±3×10-41±5×10-42±7×10-43±10×10-44±20×10-

7、4折射率与标准数值的允许差值类别色散系数νd的允许差值00±0.2%0±0.3%1±0.5%2±0.7%3±0.9%4±1.5%色散系数与标准数值的允许差值Nd＞1.82折射率及色散系数的测量：V棱镜法（国标规定）临界角法（常用方法）2、一致性3、光学均匀性光学均匀性是指同一块玻璃中折射率的渐变。由于退火炉内各处温度不均匀所引起的。小块玻璃用鉴别率比值法测量。大块玻璃用多光束干涉仪测量。光学均匀性测试（对于小块玻璃）光学均匀性测试（对于小块玻璃）对于测量结果为1和2类，补测星点图。1：圆亮环无断裂、无尾刺、畸角和变形现象。2：变形不严重，大体保持圆

8、环、两环间距大体相等，每个环的宽度允许变化，但不应断裂。光学均匀性（对于大块玻璃）4、玻璃应力双折射当玻璃受到外力作用，或