光學玻璃為(wei) 能改變光的傳(chuan) 播方向,並能改變紫外、可見或紅外光的相對光譜分布的玻璃。狹義(yi) 的光學玻璃是指無色光學玻璃;廣義(yi) 的光學玻璃還包括有色光學玻璃、激光玻璃、石英光學玻璃、抗輻射玻璃、紫外紅外光學玻璃、纖維光學玻璃、聲光玻璃、磁光玻璃和光變色玻璃。光學玻璃可用於(yu) 製造光學儀(yi) 器中的透鏡、棱鏡、反射鏡及窗口等。由光學玻璃構成的部件是光學儀(yi) 器中的關(guan) 鍵性元件。
用於(yu) 製造光學儀(yi) 器或機械係統的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料。包括無色光學玻璃(通常簡稱光學玻璃)、有色光學玻璃、耐輻射光學玻璃、防輻射玻璃和光學石英玻璃等。光學玻璃具有高度的透明性、化學及物理學(結構和性能)上的高度均勻性,具有特定和精確的光學常數。它可分為(wei) 矽酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、氟化物和硫係化合物係列。品種繁多,主要按他們(men) 在折射率(nD)-阿貝值(VD)圖中的位置來分類。傳(chuan) 統上nD>1.60,VD>50和nD<1.60,VD>55的各類玻璃定為(wei) 冕(K)玻璃,其餘(yu) 各類玻璃定為(wei) 火石(F)玻璃。冕玻璃一般作凸透鏡,火石玻璃作凹透鏡。通常冕玻璃屬於(yu) 含堿硼矽酸鹽體(ti) 係,輕冕玻璃屬於(yu) 鋁矽酸鹽體(ti) 係,重冕玻璃及鋇火石玻璃屬於(yu) 無堿硼矽酸鹽體(ti) 係,絕大部分的火石玻璃屬於(yu) 鉛鉀矽酸鹽體(ti) 係。隨著光學玻璃的應用領域不斷拓寬,其品種在不斷擴大,其組成中幾乎包括周期表中的所有元素。
通過折射、反射、透過方式傳(chuan) 遞光線或通過吸收改變光的強度或光譜分布的一種無機玻璃態材料。具有穩定的光學性質和高度光學均勻性。
光學玻璃的發展
光學玻璃的發展和光學儀(yi) 器的發展是密不可分的。光學係統新的改革往往向光學玻璃提出新的要求,因而推動了光學玻璃的發展,同樣,新品種玻璃的試製成功也也往往反過來促進了光學儀(yi) 器的發展。
最早被人們(men) 用來製作光學零件的光學材料是天然晶體(ti) ,據稱古代亞(ya) 西利亞(ya) 用水晶作透鏡,而在古代中國則應用天然電氣石(茶鏡)和黃水晶。考古家證明公元三千年前在埃及和我們(men) (戰國時代)人們(men) 已能製造玻璃。但是玻璃作為(wei) 眼鏡和鏡子還是十三世紀在威尼斯開始的。恩格斯在“自然辨證法”中對此曾給予很高的評價(jia) ,認為(wei) 這是當時的卓越發明之一。此後由於(yu) 天文學家與(yu) 航海學的發展需要,伽利略、牛頓、笛卡兒(er) 等也用玻璃製造了望遠鏡和顯微鏡。從(cong) 十六世紀開始玻璃已成為(wei) 製造光學零件的主要材料了。
到了十七世紀,光學係統的消色差成為(wei) 光學儀(yi) 器的中心問題。這時由於(yu) 改進了玻璃成分,在玻璃中引入了氧化鉛,赫爾才於(yu) 1729年獲得第一對消色差透鏡,從(cong) 此,光學玻璃就被分為(wei) 冕牌和燧石玻璃兩(liang) 個(ge) 大類。
1768年紀南在法國首先用粘土棒攪拌的方法製得了均勻的光學玻璃,從(cong) 而開始建立了獨立的光學玻璃製造工業(ye) 。在十九世紀中葉,幾個(ge) 發達的資本主義(yi) 國家都先後建立了自己的光學玻璃工廠,如法國帕臘-芒圖公司(1872年)、英國錢斯公司(1848)、德國蕭特公司(1848)等。
十九世紀光學儀(yi) 器有很大發展。第一次世界大戰前夕,德國為(wei) 了迅速發展軍(jun) 用光學儀(yi) 器,要求打破光學玻璃品種貧乏的限製。這時,著名物理學家阿員參加了蕭特廠的工作。他在玻璃中加入了新的氧化物如BaO,B2O3,ZnO,P2O3等,並且研究了它他對玻璃光學常數的影響。在這基礎上,發展了鋇冕、硼冕、鋅冕等類型玻璃,同時也開始試製了特殊相對部分色散的燧石玻璃。在這時期內(nei) ,光學玻璃品種有了很大的擴展,因而在光學儀(yi) 器方麵出現了較完整的照相機及顯微鏡物鏡。
直至二十世紀三十年代以前,大部分工作仍在蕭特廠基礎上進行。到1934年獲得了一係列重冤玻璃,如德國號SK-16(620/603)及SK-18(639/555)等。到此為(wei) 止,可以認為(wei) 是光學玻璃發展的一個(ge) 階段。
二次世界大戰前後,隨著各種光學儀(yi) 器如航空攝影,紫外與(yu) 紅外光譜儀(yi) 器、高級照相物鏡等的發展,對光學玻璃又產(chan) 生了新的需要。這時,光學玻璃也就相應地有了新的發展。1942年,美國摩萊(Morey)及以後蘇聯與(yu) 德國的科學工作者都相繼把稀士及稀散氧化物引入玻璃中,因而擴大了玻璃品種,得到了一係列高折射率低色散的光學玻璃,如德國LaK,LaF,蘇聯CTK及ТЬФ等品種係列。與(yu) 此同時,也進行了低折射率大色散玻璃的研究並得到一係列氟鈦矽酸鹽係統的光學玻璃,如蘇聯ЛФ-9,ЛФ-12,德國F-16等品種。
由於(yu) 各種新品種光學玻璃在加工或使用性能上或多或少地存在著缺陷,因此在研究擴展光學玻璃領域的同時,還針對改善各種新品種光學玻璃的物理和物理化學性質。以及生產(chan) 工藝進行了許多工作。
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