《光学工艺与测量》(2)

1、第二章 光学玻璃第一节 玻璃的本质一、玻璃是什么？ 德国标准将玻璃定义为： 玻璃是一种在凝固时基本不结晶的无机熔融物。体积温度液体玻璃晶体过冷液体Tg Ts玻璃的三种状态：Tg温度以下固体的玻璃温度以下固体的玻璃Tg-Ts之间过冷液体的玻璃之间过冷液体的玻璃Ts温度以上液体的玻璃温度以上液体的玻璃体积温度液体玻璃晶体过冷液体Tg Ts玻璃的五个特性：玻璃的五个特性：各向同性2无固定熔点345亚稳性变换的可逆性可变性1第一节 玻璃的本质二、玻璃的热加工性质玻璃在过冷液体状态，随着温度的不同，具有不同的粘度。粘度：是描述粘滞流动的物理量，它是指截面积为s的两个平行液层，以一定的速度梯度dv/dl移

2、动时需要克服的内摩擦阻力f，单位：泊（p）。影响玻璃粘度的主要因素是：（温度）和（化学组成）。第一节 玻璃的本质三、玻璃的结构无规则网状假说查哈里阿森，1932玻璃中的键状态或结构单元与晶体类似，但排列是无序的，没有对称性，没有周期性。无规则网络假说： 它概括了玻璃态短程有序和长程无序的结构特点，在宏观上玻璃主要表现为无序、均匀和连续的特性，而微观上它又是有序、微不均匀、不连续的，这是玻璃态物质的主要特点。第二节 光学玻璃的特性一、光学玻璃的分类分为无色光学玻璃和有色光学玻璃。无色光学玻璃又分为：普通光学玻璃、耐辐射光学玻璃和激光玻璃用途简介：一、光学玻璃的分类光学玻璃是一种特种玻璃，具有严格

3、的光学常数，更好的均匀性和更高的透明度。主要成分是SiO2，属于硅酸盐玻璃。光学玻璃可以控制光的传播方向，并改变光波段的相对光谱能量分布。能做到这一点，主要依靠光学玻璃化学成分与光学常数的准确和一致。二、光学玻璃的主要特性严格的化学成分严格的化学成分准确的光学常数准确的光学常数定量要求光谱透过率定量要求光谱透过率很小的内应力很小的内应力注重批次性注重批次性二、光学玻璃的主要特性 光学玻璃，不论是硅酸盐玻璃，或是硼酸盐玻璃，主要的组成是各种氧化物，按氧化物在玻璃结构中的作用，又分为形成体氧化物、中间体氧化物、网络外体氧化物，还有使玻璃获得某些必要性质和加速熔炼过程的原料，如澄清剂、着色剂、脱色剂

4、、助熔剂等。 光学玻璃的光学常数主要是指折射率和色散系数。 由于折射率决定光束进入光学玻璃之后的传播方向，折射率又随波长的变化而变化，所以折射率随波长的变化率又决定了光的色散程度，因此只有光学玻璃的光学常数十分准确，才能保证光学设计者根据其光学常数的名义值设计的成像要求和成像质量。 色散系数(也称为：阿贝数)：CFddnnn-1-=中部中部色散色散 光学玻璃的光谱透过率应当与使用光学玻璃的光电仪器相适应，玻璃的反射、散射、吸收和透过性能对光电仪器的成像质量影响很大。 玻璃的内应力是在玻璃冷却过程中，玻璃内外层温度变化的速率不同，从而造成内外层的结构不同，形成的残留应力，所以内应力又称为热应力。

5、 退火：将玻璃加热到低于玻璃转变温度Tg附近的某一温度，进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使得应力松弛释放，然后再按应力消除的允许程度恒速缓慢降温的工艺工程。 为保证光学零件的互换性和产品性能的一致性，要求尽可能使用同一批次的某牌号光学玻璃生产同一光学零件。第三节 无色光学玻璃1无色光学玻璃的分类和牌号2无色光学玻璃的质量指标3无色光学玻璃的化学稳定性4无色光学玻璃的力学性能无色光学玻璃的力学性能5无色光学玻璃的热学性能1无色光学玻璃的分类和牌号冕牌玻璃火石玻璃折射率低折射率高色散系数大色散系数小性硬、质轻、透明度好性软、质重、稍带黄绿色牌号序号：1-99：P系列的普通光学玻璃501-

6、599：N系列的耐辐射光学玻璃2无色光学玻璃的质量指标3无色光学玻璃的化学稳定性指光学玻璃抗水汽、指光学玻璃抗水汽、CO2、SO2等潮等潮湿大气的侵蚀能力湿大气的侵蚀能力白斑、雾蚀。白斑、雾蚀。浓酸对玻璃的侵蚀能力低于稀酸；当其中碱浓酸对玻璃的侵蚀能力低于稀酸；当其中碱金属氧化物含量较高时，玻璃的耐酸性变差；金属氧化物含量较高时，玻璃的耐酸性变差；当其中当其中SiO2含量较高时，耐酸性好。含量较高时，耐酸性好。4无色光学玻璃的力学性能5无色光学玻璃的热学性能第四节 有色光学玻璃有色光学玻璃的分类和牌号1）截止型、选择吸收型、中性灰色型）截止型、选择吸收型、中性灰色型2）离子着色型、胶体着色型、硫硒化物着色型）离子着色型、胶体着色型、硫硒化物着色型3）硅酸盐型、硼酸盐型、磷酸盐型）硅酸盐型、硼酸盐型、磷酸盐型 截止型：吸收系数、