Спектры собственного поглощения стёкол

Условие прозрачности – энергия кванта излучения Eкв должна быть меньше ширины запрещённой зоны стекла ΔE:

 

Eкв < ΔE; .

 

Термин «собственное поглощение» подразумевает отсутствие поглощения, обусловленного оптической неоднородностью вещества, наличием поверхностей раздела фаз, присутствием красящих примесей.

Граничное условие прозрачности:

 

.

 

Энергия кванта излучения с длиной волны l = lгр достаточна для возбуждения электронов и перехода их из валентной зоны в зону проводимости. В результате наблюдается поглощение энергии электромагнитного излучения.

 

Если λ>λгр – вещество прозрачно для этого кванта, так как h∙c/l < ΔE;

Если λ<λгр – такое излучение через вещество не проходит. Вещество непрозрачно, так как энергия кванта излучения больше ширины запрещённой зоны ΔE.

 

Учитывая, что h и c являются постоянными, получим соотношение:

.

Зная ширину запрещённой зоны, легко определить границу пропускания любого вещества. Для кварцевого стекла, например, ΔЕ = 8,1 эВ; отсюда λгр= 152 нм. Действительно, кварцевое стекло обладает высокой прозрачностью в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра (рис.4.14).

Ультрафиолетовые лучи оказывают благотворное влияние на жизнедеятельность людей, животных, растений – это биологические лучи или лучи жизни. Стёкла, пропускающие ультрафиолетовые лучи, называются увиолевыми стёклами. Это не только кварцевые стёкла, но и силикатные стёкла, содержащие FeO < 0,005мас.%. Увиолевые стёкла используют для остекления школ, детских садов, парников и т.д.


Рис. 4.14. Спектры собственного поглощения:

1 – кварцевое стекло;

2 – листовое стекло;

3 – стеклообразный сульфид мышьяка

 

Высокой прозрачностью в оптическом диапазоне длин волн обладают также силикатные стёкла, не содержащие примесей, большинство стёкол на основе борного ангидрида и пятиокиси фосфора, фторбериллатные стёкла. Полностью непрозрачны в видимой области полупроводниковые стеклообразные халькогениды.

 

Ход спектральной кривой позволяет ориентировочно оценить λгр. Принимают, что λгр соответствует пропусканию веществом 50% падающего излучения или 0,69 единицам оптической плотности, так как De = ln (100/50) = 0,69 (или 0,3 единицам оптической плотности в случае использования десятичного логарифма, так как D10 = lg (100/50) = 0,3).

Высокая прозрачность листового стекла в видимой области спектра обусловлена следующими факторами:

1) большой шириной запрещенной зоны силикатов сложного состава;

2) элементы, входящие в силикатное стекло, такие как Si, Na, Ca, Mg, Al, O имеют внешние электроны, прочно удерживаемые на стационарных орбитах;

3) стекло является однородной и однофазной средой, в которой отсутствуют границы раздела фаз, способные вызвать рассеяние света.

 






Дата добавления: 2018-11-26; просмотров: 24; 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: 0.005 сек.