|
Основные характеристики оптических
материалов.
Диаграмма пропускания оптических материалов для инфракрасной области
спектра.
Кристаллографические характеристики
Кристаллы - твердые тела
c упорядоченной атомной
трехмерно-периодической пространственной структурой,
называемой кристаллической решеткой.
Кристаллические оптические материалы обладают высокой прозрачностью
в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектрального диапазона и
разнообразием дисперсионных свойств, что обуславливает их
использование в оптике. Приведенные кристаллографические данные
включают сингонию, класс симметрии, параметры решетки и спайность.
Сингония характеризует кристаллы по признаку формы
элементарной ячейки, определяя тип симметрии.
Класс симметрии кристалла отражает полную совокупность его
возможных симметричных преобразований.
Параметры решетки
– это ее три элементарные трансляции a, b и c.
Спайность - способность кристалла раскалываться по
определенным кристаллографическим плоскостям, в направлениях, где
химические связи решетки ослаблены. Для обозначения спайности
указывают кристаллографический символ плоскости легкого раскола.
Качественно, спайность характеризуется как " высоко-совершенная ",
"совершенная" или "несовершенная".
Кристалл может состоять из одного целостного блока - монокристалл
или из хаотически ориентированных монокристаллических зерен разного
размера - поликристаллы. Кристаллографические особенности
поликристаллов определяются свойствами зерен, из которых они
образованы, а также их величиной, взаимным расположением и силами
взаимодействия между ними.
Оптические характеристики
.
Показатель преломления n, обозначает отношение фазовых
скоростей света в и в материале. Показатель определяется свойствами
вещества и длиной световой волны. Для некоторых кристаллов
показатель преломления сильно меняется при изменении длины волны
излучения, а также может еще более резко меняться в областях
частотной шкалы где возрастает поглощение излучения материалом.
Существуют оптически анизотропные вещества, в которых показатель
преломления зависит от направления и поляризации света.
Температурный коэффициент показателя преломления
определяется по следующей формуле: b(t,l ) = dn(l)/dt,
ºCˉ¹ где t –
температура. Для анизотропных и оптически одноосных кристаллов
фтористого магния и сапфира значения показателей преломления и
относительного температурного коэффициента показателя преломления
приведены для обыкновенного nо и необыкновенного nе лучей.
Коэффициент пропускания t(l)
- отношение потока монохроматического излучения, прошедшего сквозь
образец материала, к потоку падающего излучения. В некоторых случаях
вместо коэффициента пропускания указывается значение показателя
ослабления, который рассчитывается по следующей формуле:

где ti(l)
- коэффициент внутреннего пропускания, который равен отношению
потока монохроматического излучения, достигшего выходной поверхности
образца, к потоку излучения, прошедшему через его входную
поверхность,
S - толщина образца, измеренная в сантиметрах.
Ослабление излучения вызывается поглощением и рассеянием
внутри материала, но оно не включает потери на отражение, которые
могут быть определены по формуле:
Потери на отражение = (n-1)2 / (n+1)2
В таблицах приведены коэффициенты для
пропускания для образцов материала толщиной 10 мм.
Тепловые характеристики
Температурный коэффициент линейного расширения
at,
°С-1,
характеризует относительное изменение длины образца при изменении
его температуры на 1 °С и определяется по формуле:

где l - длина образца; t-температура.
Теплопроводность, Вт/(м • °С), характеризует
способность материала проводить тепло и определяется количеством
теплоты, передаваемым через единичную площадку за единицу времени
при единичном градиенте температуры.
Для анизотропных кристаллов фтористого магния и сапфира значения
температурного коэффициента линейного расширения и теплопроводности
приведены в направлениях параллельном и перпендикулярном оптической
оси.
Удельная теплоемкость, Дж/(кг•°С), определяется как
количество тепловой энергии, необходимой для повышения температуры
одного килограмма вещества на один градус по Цельсию..
Термостойкость, °С, характеризует способность
vматериала выдерживать термические
напряжения не разрушаясь. Мерой
термостойкости является максимальная разность температур при быстрой
их смене, выдерживаемая образцом без разрушения.
Механические
характеристики
Плотность,
г/см³,
определяется отношением массы вещества к его объему.
Твердость по Моосу,
характеризует способность материала подвергаться царапанию другим
материалом. Приведены справочные числа твердости по условной шкале
Мооса, в которой 10 стандартных минералов расположены в ряд по
степени возрастания твердости.
Микротвердостъ по
Виккерсу, Па, характеризует сопротивление поверхности
материала вдавливанию твердого наконечника - индентора в виде
четырехгранной алмазной пирамидки при определенной нагрузке.
Приведены справочные значения микротвердости при нагрузке 1 Н.
Постоянные упругой податливости
S11, S12, S44
,
Па-1 являются коэффициентами
пропорциональности между составляющими напряжения и деформации.
Модуль упругости (
модуль Юнга ) E, Па, - нормальное напряжение, изменяющее
линейный размер тела в два раза.
Модуль сдвига G, Па, -
касательное напряжение, вызывающее относительный сдвиг, равный
единице.
Коэффициент поперечной деформации (
коэффициент Пуассона ) – отношение относительного
поперечного сжатия к его относительному удлинению.
Фотоупругие
характеристики
Оптические коэффициенты напряжений
В1, В2, Па-1
отражают взаимосвязь между двулучепреломлением и вызывающем его
напряжениями:

где Dn12 - двулучепреломление, вызываемое напряжением сдвига s12.
Фотоупругие постоянные
С1 , С2,
Па-1 характеризуют зависимость изменения
показателя преломления Dn1
и Dn2
материала под действием нормального напряжения s
приложенного вдоль главных кристаллографических направлений.

Пьезооптические постоянные
p11,
p12,
p44,
Па-1
являются коэффициентами
пропорциональности между составляющими напряжения и показателя
преломления.
Химическая
устойчивость
Химическая устойчивость материалов характеризует их сопротивляемость
к воздействию агрессивной среды: воды, кислот и органических
соединений.
ЗАО "Ай Эс Пи Оптика Санкт-Петербург" предлагает покупателям лазерную оптику: германиевые линзы, инфракрасную оптику, ZnSe призмы. У нас можно купить оптические элементы, светоделители, высокоомный кремний. |