Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Относительная протяженность данного участка спектра при прочих равных условиях пропорциональна его дисперсии. Сравнивая например дисперсию видимых и ультрафиолетовых лучей, можно сказать,- насколько разрешающая способность данной призмы меньше для видимой части по сравнению с ультрафиолетовой, или наоборот. Рис. 48 даетр определение различных длин волн в спектре, полученном с помощью одинаковых в геометрическом отношении призм из различных материалов и в том числе из кварцевого стекла. Мы
ТАБЛИЦА 40
Наиболее вероятные числа для показателя преломления кварца и кварцевого стекла при различных длинах волн и при температуре 18° (Эойплап)
ХЧДОр 0.2 0.25 03 0* 0-5 0* 0.7 0? 0.9 Ц)
Логарифм длины болид/
Рис. 47. Показатель преломления кварцевого стекла для видимых и ультрафиолетовых лучей воБтап.
Излучающий элемент
Длина еолны в ту.
Показатель преломления
И !лу чающий элемент
Длина волны в ту.
Al Al Zn Cd Cd Cd Cd Au Cd Cd Sn Cd Ca Hg
185,467 193,583 202,550 214,439 219,462 226,503 231,288 250,329 257,304 274,867 303,412 340,365 396,848 404,656
100
Показатель-преломления
1,57436 1,55999 1,54727 1,53386 1,52907 1,52308 1,51941 1,50745 1.5C379 1,49617 1,43594 1,47867 1,47061 1,46968
H
Hg Cd Cd
H(«F»)
Cd
Cd
Hg
Na
Cd
H(«C»)
He
Rb
434,047
435,834
467,815
479,991
486,133
508,582 •
533,850
546,072
589,290
643,844
656,278
706,520
794,763
1,46690 1,46675 1,46435 1,46355 1,46318 1,46091 1,46167 1,46013 1,45845 1,45774 1,45640 1,45517 1,45340
-видим, что дисперсия (а следовательно и разрешающая способность) призмы из плавленого кварца как для видимых, так и для ультрафиолетовых лучей немного меньше дисперсии призмы, изготовленной из кварца кристаллического. В обоих случаях дисперсия в ультрафиолетовых лучах значительно больше дисперсии для видимого спектра.
Переходя к вопросу о преломлении кварцевым стеклом инфракрасных лучей следует отметить, что в этой области, насколько нам известно, имеется лишь одна единственная работа Rubens 136 (1917), числовой материал которой по отношению к аморфному кварцу крайне ограничен. Между тем именно внутри этой области кварцевое стекло обладает полосами поглощения, и мы встречаемся здесь с чрезвычайно интересным явлением аномальной дисперсии.
Единственным способом получить, в ожидании дальнейших экспериментов, представление об изменении показателя преломления кварцевого стекла в этой части спектра является путь расчета, исходя из имеющихся данных IU0
о ходе кривых отра- •
жения и поглощения. г 30О 4Ю м,МИ*
МЫ уже Имели СЛу- нщмм^НННШНЙШП
пользоваться ^H^^^^^^^^^H^^^I^hIII ^барц
формулой Френеля ^¦^^^^^^^^^¦^^^¦^¦¦^
j 2 ZOO 300 400 500.
флюорит
для вычисления ко-эфициента отражения кварцевого стекла в
области ВИДИМЫХ и Рис. 48. Относительная длина спектров, полученных с ультрафиол е Т о В Ы X помощью призм из различных веществ,
лучей, исходя из известного показателя преломления. Теперь нам предстоит решить обратную задачу нахождения показателя преломления по кривой, дающей зависимость г от длины волны. Легко видеть, что в этом случае мы будем иметь формулу
1 -!- | 7
1 — У г
Следует подчеркнуть, что эта формула справедлива лишь для случая прозрачного диэлектрика, когда поглощение рассматриваемого участка спектра отсутствует. При наличии поглощения формула дает лишь приближенные результаты.
Рис. 49 дает значения показателя преломления кварцевого стекла для длин волн от X = 1 до X = 7 ц и от X = 30 до X =313 ц, вычисленные по данным Reinkober (1—15 ц) и Liebisch — Rubens (15— 313, ц). Вблизи полос поглощения (которым соответствуют максимумы кривых отражения) мы видим характерные изгибы кривых дисперсии, указывающие, что на данном отрезке спектра мы встречаемся с явлением аномальной дисперсии.
Перейдем теперь к рассмотрению зависимости показателя преломления кварцевого стекла от температуры. В весьма широкой области от t—~ 160, до t = 1000° эта зависимость была определена Rinne для четырех линий видимой части спектра гелия. Табл. 41 и рис. 50 дают
101
ТАБЛИЦА 41
Зависимость абсолютных значений показателя преломления, кварцевого стекла от
температуры (Rinne — 1914)
Температура в °С Не голубая Х=471,3 ту Не зеленая Х=501,6 ту. Не желтая Х=587,5 ту. Не красная Х=667,8 ту.
— 160 1,4635 ?,4617 1,4581 1,4559
- 64 1,4641 1,4624 1,4586 1,4563
18 1,4649 1,4629 1,4592 1,4569
130 1,4660 1,4642 1,4604 1,4579
235 1,4675 1,4654 1,4616 1,4591
365 1,4692 1,4672 1,4633 1,4608
475 1,4708 1,4689 1,4649 1,4625
590 1,4722 1,4703 1,4663 1,4639
1000 1,4772 1,4729 1,4706
полученные этим автором результаты, перечисленные Sosman. Из рисунка видно, что в интервале температур от 400 до 600° плавный ход кривых нарушается и имеет место временное уменьшение температурного коэфициента. После 600° температурный коэфициент приобретает прежнюю величину, и кривая имеет прежний наклон. Если изобразить
dn
-Т7, то мы по-
d*
отдельно температурную зависимость величины _\п =
25
лучим кривую, представленную на рис. 51 и показывающую, что температурный коэфициент показателя преломления имеет между 400 и 600° минимум. Это обстоятельство представляет интерес, если вспомнить, что приблизительно в этом же интервале температур, по наблюдениям Souder и Hid-nert, имеет минимум кривая теплового расширения кварцевого стекла. Впрочем можно без труда усмотреть, что общий ход кривых рис. 50 мало согласуется с тем, что можно было бы ожидать, рассматривая кривую температурного расширения. Так, например при низких температурах, где, как мы знаем, имеет место ярко выраженная аномалия расширения и где плотность кварцевого стекла имеет максимум, кривая показателя преломления сохраняет свой плавный ход, никак не реагируя на все эти явления.
