Szkła optyczne

Wykład 2

• Literatura:• „Materiałoznawstwo optyczne i

optoelektroniczne”, Andrzej Szwedowski WNT, 1996

• H. Gross „Handbook of Optical Systems”, vol 1, Wiley-VCH

0.4 mikrometra 0.7 mikrometra

Słońce

Wodór

Hel

Rtęć

Najczęściej stosowane linie widmowe

Długość fali Oznaczenie linii Źródło 1013.98 t rtęć852.11 S cez706.52 r hel656,27 C wodór643,85 C` kadm632,8 laser He-Ne 589.29 D sód (dublet)587,56 d hel546,07 e rtęć486,13 F wodór479,99 F` Kadm435,83 g rtęć404,66 h rtęć364,01 l rtęć

Najczęściej stosowane linie widmowe

Parametr opisujący dyspersję – liczba Abbego

21

0 1

nn

n

CF

dd nn

n

1

d: 587.56 - żółty F: 486.1 - niebieski C: 656.3 – czerwony

• Materiały o małej wartości liczby Abbego wykazują dużą dyspersję i na odwrót: materiały o dużej wartości liczby Abbego wykazują małą dyspersję.

• Współczynnik załamania szkieł o dużej dyspersji zmienia się szybciej z długością fali.

• Szkła optyczne mają liczby Abbego w zakresie 10-120

• Szkła optyczne o małej dyspersji – krony (z reguły mają też mniejszy współczynnik załamania)

6.1,50

6.1,55

dd

dd

njesli

njesli

• Szkła optyczne o dużej dyspersji – flinty (z reguły mają wyższy współczynnik załamania)

6.1,50

6.1,55

dd

dd

njesli

njesli

Krzywa dyspersji kronu i flintu

Parametr opisujący dyspersję-współczynnik dyspersji

)()( 12 nnn

CF nnn

Interpolacja współczynnika załamania

1. Równanie Schotta

85

64

43

22

210

aaaaaan

2. Równanie Sellmeiera – najlepsza aproksymacja

j j

jCnn 22

220

3. Równanie Herzbergera

220

23

20

222

10

aa

aan 168.00

Interpolacja współczynnika załamania, cd

4. Równanie Hartmana

5

4

3

10 a

aaa

an

5. Równanie Cauchyego

42

21

0 aa

an

Skrót Nazwa Skrót NazwaKrony optyczne

K Kron Flinty optyczne

F FlintBaK Kron

barytowyBaF Flint barytowy

BaLK Lekki kron barytowy

BaLF Lekki flint barytowy

BK Kron barowy BaSF Ciężki flint barytowy

ZK Kron cynkowy LLF Ekstra lekki flint

SK Ciężki kron LaF Flint lantanowy

SSK Ekstra ciężki kron

LaSF Ciężki flint lanatnowy

FK Kron fluorowy LF Lekki flintTiK Dolny kron SF Cięzki flintPK Kron

fosforanowyTiF Dolny flint

PSK Ciężki kron fosforanowy

TiSF Ciężki dolny flint

LaK Kron lantanowy

Dyspersja cząstkowa

CF nnnn

P

)( 21

2,1

nm6561 nm10142 CF

tCtC nn

nnP

, - dla podczerwieni

nm6561 nm8522 CF

sCsC nn

nnP

, - długofalowa część zakresu widzialnego

nm4861 nm5462 CF

eFeF nn

nnP

, - centralna część zakresu widzialnego

nm4351 nm4862 CF

FgFg nn

nnP

, - krótkofalowa część zakresu widzialnego

𝑃𝑐 ,𝑡=0.5450+0.004743 ∙𝜐𝑑

Równania linii dyspersji cząstkowej

𝑃𝑐 , 𝑠=0.4029+0.002331 ∙𝜐𝑑

𝑃 𝐹 ,𝑒=0.4884−0.000526 ∙𝜐𝑑

𝑃𝑔 ,𝐹=0.6438−0.001682 ∙𝜐𝑑

𝑃 𝑖 ,𝑔=1.7241−0.001682 ∙𝜐𝑑

Inne parametry szkła

Transmisja

Większość szkieł ma dobrą transmisję w zakresie 0.4-2 mikrometrów

Właściwości termiczne

• Szkła nieorganiczne rozszerzają się podczas grzania i kurczą podczas chłodzenia

Współczynnik liniowej rozszerzalności termicznej

Aberracja chromatyczna

Aberracja chromatyczna podłużna

Aberracja chromatyczna poprzeczna

Wykres aberracji chromatycznej pojedynczej soczewki

Szkło o małej liczbie Abbego (flint, 20) Szkło o dużej liczbie Abbego (kron, 63)

Szkło o małej liczbie Abbego (flint, 20) Szkło o dużej liczbie Abbego (kron, 63)

Dublet- achromat