光學玻璃

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光學玻璃是製造光學鏡頭、光學儀器的主要材料。光學玻璃必須有高度精確的折射率、阿貝數和高透明度、高均勻度。

簡史[編輯]

最初用於製造鏡頭的玻璃,就是普通窗戶玻璃或酒瓶上的疙瘩,形狀類似「冠」,皇冠玻璃冕牌玻璃的名稱由此而來。那時候的玻璃極不均勻,多泡沫。除了冕牌玻璃外還有另一種含鉛量較多的燧石玻璃。 1790年左右法國人皮而·路易·均納德發現攪拌玻璃熔液可以製造質地均勻的玻璃。 1884年蔡司公司恩斯特·阿貝奧托·肖特德國耶拿市創建肖特玻璃廠(Schott Glaswerke AG ),在幾年內研製了幾十種光學玻璃,其中以高折射率的鋇質冕牌玻璃(BAK)的發明為肖特玻璃廠的重要成就之一。

光學玻璃的成分[編輯]

光學玻璃是用高純度矽、硼、鈉、鉀、鋅、鉛、鎂、鈣、鋇等的氧化物按特定配方混合,在白金坩堝中高溫融化,用超聲波攪拌均勻,去氣泡;然後經長時間緩慢地降溫,以免玻璃塊產生內應力。冷卻後的玻璃塊,必須經過光學儀器測量,檢驗純度、透明度、均勻度、折射率色散率是否合規格。合格的玻璃塊經過加熱鍛壓,成光學透鏡毛胚。

特種光學玻璃[編輯]

稀土元素光學玻璃[編輯]

1930年代美國伊士曼柯達公司發明了新的稀土元素光學玻璃,主要成分是的氧化物。稀土元素光學玻璃有很高的折射率,為光學鏡頭的設計開闢新的可能性,今日大孔徑鏡頭中多有鑭玻璃。早期稀土玻璃多半含有放射性,二戰結束後柯達又改良而發明無放射性稀土玻璃,沿用至今成為光學界常見的高折射率玻璃。

無鉛光學玻璃[編輯]

無鉛光學玻璃不含鉛、砷,以N標誌。

光學玻璃分類[編輯]

化學成分和光學性質相近的玻璃,在阿貝圖上也分布在相鄰的位置。肖特玻璃廠的阿貝圖有一組直線和曲線,將阿貝圖分成許多區,將光學玻璃分類;列如冕牌玻璃K5、K7、K10在K區,燧石玻璃F2、F4、F5在F區。玻璃名稱中的符號:

  • F 代表燧石
  • K 代表冕牌
  • B 代表硼
  • BA 代表鋇
  • LA 代表鑭
  • N 代表無鉛
  • P 代表磷

光學玻璃的物理參數[編輯]

  • Vd阿貝數 四位有效數字
  • nd折射率 七位有效數字
  • Ve 四位有效數字
  • ne 七位有效數字
  • 玻璃的密度. 四位有效數字
  • 玻璃的透明度.四位有效數字
  • 折射率隨著溫度變化的係數 三位有效數字

國際玻璃碼[編輯]

國際玻璃碼用九位數字表示,形式為:xxxxxx.xxx;

  • 頭三位數字代表折射率nd小數點後頭三位數。
  • 下三位數字代表阿貝數Vd頭三位數,不計小數點。
  • 小數點後的三位數代表玻璃的密度,不計小數點[1]

例如K10玻璃

  • nd=1.50137 小數點後頭三位數=501
  • Vd=56.41 頭三位數,不計小數點=564
  • 密度=2.52;不計小數點=252

例如:

K10 的國際玻璃碼是501564.252
N-LAK7的國際玻璃碼652585.384
N-BALF5的國際玻璃碼547536.261
N-KF9的國際玻璃碼523515.250
N-SSK2的國際玻璃碼622533.353

參考[編輯]

  1. ^ Schott Optical Glass Pocket Cataloque 2011 p70