Взаимодействие света со стеклом

Поглощение, отражение, пропускание, рассеяние, преломление являются результатом взаимодействия электромагнитного излучения с веществом.

Виды электромагнитного излучения классифицируют по энергии кванта излучения E:

 

,

 

где h – постоянная Планка;

ν – частота колебаний электромагнитного излучения;

с – скорость света в вакууме;

λ – длина волны электромагнитного излучения.

 

Для характеристики излучения оптического диапазона наиболее часто используют длину волны λ.

 

λ = 180 ÷ 400 нм – ультрафиолетовая область;

λ = 400 ÷ 740 нм – видимая область;

λ = 740 ÷ 50000 нм – инфракрасная область.

 

Приведённая область видимого излучения характеризует зрение человека, для животных границы диапазона зрения могут несколько сдвигаться.

Падение монохроматического света с исходной интенсивностью Io на образец стекла вызывает следующие явления (рис. 4.13):

1) отражение света от двух поверхностей раздела фаз стекло–воздух I1;

2) рассеяние и поглощение света в образце I2;

3) пропускание света I3;


4) преломление света (изменение направления его распространения) на границе раздела фаз стекло–воздух.

 

Рис. 4.13. Схема прохождения светового луча

через стеклянную пластинку

 

;

 

.

– доля отраженного света;

– доля поглощенного и рассеянного света;

– доля света, пропущенного через образец.

 

А – коэффициент рассеяния, Т – светопропускание.

 

Для листового стекла толщиной 1 см пропускание Т составляет 88-90%, поглощение колеблется от 0,5 до 3,0 % в зависимости от содержания примесей красящих компонентов, отражение равно 8-9%. Особенно высокой прозрачностью должны обладать стёкла оптического качества. Потери света в оптическом стекле должны быть минимальными, в пределе приближаясь к нулю.

В оптических приборах, где количество отражающих поверхностей достигает десятка и более, потеря света из-за отражения может достигать нескольких десятков процентов. Например, в призменном бинокле потери света в результате отражения более 25%. Коэффициент отражения можно снизить нанесением плёнки с показателем преломления меньшим, чем у стекла. Такие плёнки называются просветляющими и широко используются при изготовлении оптических приборов.

Условия полного уничтожения отражения от поверхности стекла:

1) ;

 

2) l = l/4.

 

Здесь nпл – показатель преломления плёнки;

nст – показатель преломления стекла;

l – оптимальная толщина плёнки;

l – длина волны, отражение которой нужно понизить.

 

Методы нанесения просветляющих плёнок:

1. Из растворов гидролизующихся соединений кремния, титана, тория и др.

2. Испарением в вакууме фторидов и оксидов различных металлов.

3. Обработкой поверхности стекла растворами кислот.

 

Интенсивность света, прошедшего через образец, определяется законом Бугера-Ламберта-Бера:

 

J3 = Jo∙e-kCl ; T = e-kCl .

 

Здесь k – коэффициент поглощения;

С – концентрация красящих центров;

l – толщина образца.

 

Для характеристики прозрачности среды наряду с пропусканием Т пользуются оптической плотностью D:

 

De = ln(J0/J3) = ln(1/T) = - ln T = ke∙C∙l ;

 

D10 = lg(J0/J3) = lg (1/T) = - lg T = k10∙C∙l = 0,43∙ ke∙C∙l .

 

Оптическая плотность D – это мера способности вещества поглощать излучение оптического диапазона. Коэффициент поглощения вычисляют по оптической плотности. Коэффициент поглощения ke или k10 есть величина, обратная расстоянию l, на котором поток монохроматического излучения ослабляется в заданной среде в e (или в 10) раз.

 

J3 = J0 ∙exp (-k∙C∙l); J3 = J0/e , если k = 1/l (при C = 1).

 

Спектры пропускания (поглощения) стёкол обычно задают графически в координатах «T - l», «D - l» или в виде таблиц. Спектральные кривые характеризуют изменение прозрачности или поглощения материала в зависимости от длины волны электромагнитного излучения.

 






Дата добавления: 2018-11-26; просмотров: 29; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2019 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.006 сек.