Оптичні характеристики матеріалів і нормовані показники якості оптичного скла

Однією з головних характеристик оптичного матеріалу є показник заломлення l/ n - відношення швидкості поширення світла довжиною хвилі l у вакуумі до швидкості поширення в матеріалі. Для безбарвного оптичного скла основне значення цього показника встановлене для довжини хвилі 546,07 мм спектральної лінії е ртуті позначається як ne.

Значення показника заломлення для різних довжин хвиль світла різне і обумовлює дисперсійні властивості матеріалу, які, наприклад, для оптичного скла характеризуються значенням середньої дисперсії nF' - nС' (різницею показників заломлення скла для довжин хвиль 479,99 та 643,85 нм спектральних ліній F' і С' кадмію). У каталогах оптичного скла наведені також значення коефіцієнта середньої дисперсії (число Аббе):

n_е = (n_e-1) /(nF'-nC'). (1.4)

До спектральних характеристик матеріалів відносяться показник поглинання (a_λ) або оптичної щільності (D_λ), спектральні криві коефіцієнта пропускання (t_λ).

Поляризаційні характеристики матеріалів найбільш важливі для елементів лазерної техніки, а також деталей поляризаційних та спектральних приладів. До них відносяться: стала Верде (V), що визначає кут повороту площини поляризації світлового променя в магнітному полі; подвійне променезаломлення, що визначається показниками заломлення для звичайного (n₀) і незвичайного (n_е) променів, поляризованих в двох взаємо перпендикулярних напрямах; дихроізм - різне поглинання звичайних і незвичайних променів.

Нормовані показники якості матеріалів розглянемо на основі безбарвного оптичного скла, що є найбільш типовим і поширеним матеріалом, використовуваним для виготовлення оптичних деталей.

Якість оптичного безбарвного скла регламентується наступними показниками: відхиленням показника заломлення від встановленого (номінального) значення для кожної марки; відхиленням середньої дисперсії від встановленого значення, оптичної неоднорідності; подвійним променезаломленням; показником ослаблення, безсвильності та бульбашковості.

За відхиленням показника заломлення від номінального значення встановлено п'ять категорій та чотири класи за однорідністю партії заготовок скла, за показником заломлення. За відхиленням середньої дисперсії встановлено п'ять категорій та два класи однорідності за середньою дисперсією в партії заготовок.

За оптичною однорідністю, яка характеризує постійність показника заломлення в будь-якій точці об'єму скла, встановлено п'ять категорій, визначених відношенням j/j₀ роздільної здатності установки коліматора із заготовкою скла та без неї. Для першої категорії перевіряється також якість дифракційного зображення точковою міри, яка має бути на рівні теоретичного.

Подвійне променезаломлення характеризується різницею ходу двох променів (при λ =0,55 мкм), на які розділяється падаючий промінь під впливом напруження в склі (при проходженні його у напрямі найбільшого розміру заготовки). За подвійним променезаломленням встановлено п'ять категорій при трьох значеннях коефіцієнтів оптичної сталої.

Відмітимо, що повна відсутність напруження (подвійного променезаломлення) в заготовках скла ускладнює здобуття точних поверхонь і викликає збільшення деформацій через дію власної маси деталі та при її закріпленні. Ця обставина враховується, наприклад, при виборі категорій скла за подвійним променезаломленням для дзеркал із зовнішнім віддзеркаленням.

Під показником ослаблення світла m_А розуміється величина зворотна відстані, на якій паралельний пучок випромінювання від джерела А ослабляється вдесятеро в результаті спільної дії поглинання і розсіяння в склі.

У каталогах оптичного безбарвного скла наведені також значення коефіцієнта пропускання t_А скла в товщині заготовки 1 см (відношення відбитого світлового потоку до падаючого). За показником ослаблення та коефіцієнтом пропускання встановлено вісім категорій.

За безсвильністю (наявність прозорих включень, що відрізняються за показником заломлення від загальної маси скла) встановлено дві категорії та два класи. Вузлова завилькуватість завдовжки до 10мм допускається не більше 10 шт. на 1 кг скла. Відмітимо, що для заготовок кольорового та безбарвного скла розміром понад 500 мм, а також оптичних кристалів встановлено 4 категорії за безсвильністю.

За бульбашковістю та включеннями (камені, кристали, голівки завилькуватості) встановлено шість класів та дев'ять категорій. Категорія характеризується діаметром найбільшої бульбашки, а клас - середнім числом бульбашок діаметром понад 0,03 мм в 1 кг сировинного скла.