Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
144
зации, приходящиеся на моль структурных группировок различного типа. Термин «атомная поляризация» употребляется в том же смысле, в каком он применяется для характеристики химических связей [2 ], однако из-за наличия в щелочнотеллуритных стеклах
связей, по крайней мере, трех типов ^Те—О—, —О-» Na+
оказывается невозможным определить атомные поляризации, приходящиеся на моль связей каждого типа. Рассчитанные величины Рат (см. таблицу) характеризуют суммарные атомные поляризуемости всех связей в одном усредненном моле структурных единиц Те04,о и TeOj/;Cr.
Таблица
Атомные поляризуемости на 1 моль структурных единиц в стеклах системы Те02—Na20
Na20, мол. % Е п- - 1 о Гз н § <: s О С-1 « й 5 Н о s 1 TV2-103, 1 моль/см3 « К К О S Й 1 1а. н га 1а. f0 X X о S а.
10 25,4 3,043 24,66 7,05 31,71 0,2223 95,96 673,5 837,6
13 25,2 2,908 21,45 9,14 30,59 0,2988 95,06 695,2 856,1
16 23,9 2,830 18,25 11,23 29,48 0,3809 96,00 680,8 769,0
16,7 23,9 2,843 17,84 11,70 29,54 0,3961 96,24 679,0 759,0
20 22,5 2,719 13,97 13,97 27,94 0,5000 97,32 672,2 717,8
23 21,1 (2,597) 10,77 15,98 26,75 0,5974 97,08 654,3 672,9
25 20,0 (2,529) 8,68 17,36 26,04 0,6667 96,74 632,9 636,1
28 18,7 (2,397) 5,55 19,43 24,98 0,7778 95,96 612,6 608,6
30 17,9 (2,312) 3,46 20,73 24,19 0,9570 95,58 603,1 599,2
1 П р и м е а н и е. В скобках приведены экстраполированные значения.
При расчетах использовалась формула П. Дебая
- е _ 1 ni-1 Ns ’
где N% — суммарное количество группировок обоих типов, моль/см3; (е — l)/Nz — общая поляризуемость; (rvL — 1 )/iV2 — электронная поляризуемость, см3.
Подобного рода расчеты проводились А. М. Ефимовым и В. А. Харьюзовым для халькогенидных стекол [5].
Электронные поляризуемости оказываются постоянными и в среднем равны 96,2 ± 0,6 см3, что свидетельствует о сохранении
10 труды гои (45
неизменным характера химических связей и постоянстве поляризуемости электронных оболочек. В этом причина постоянства рефракций ион-атомов теллура и кислорода в стеклах.
Атомные поляризуемости проявляют интересную закономерность (см. рисунок), находящую объяснение в сформулированных представлениях о структуре стекол. Средние атомные поляризуемости Рят возрастают от 626,6 см3 для Те02 (получено из данных дисперсии чистой Те02 и экстраполированной диэлектрической постоянной) до максимального значения, наблюдающегося в области содержания Na20,
ионизированную группу приходится две неиони-зированные. С дальнейшим ростом содержания Na20 начинается снижение Раг. Естественно считать, что неионизи-рованные группировки TeOi/з с более консервативными связями не меняют своей поляризуемости при изменении состава стекла, и тогда можно вычислить атомные поляризуемости, приходящиеся на моль ионизированных
групп
муле
по фор-
ИОН '
- 626,6тн ти
‘ион
/ — 8; 2 — п00; 3 — поляризуемость ионизированных групп, 4 — атомная поляризуемость; О — 9,5* 109 Гц, m — з,5б- io17 гд
Диэлектрические постоянные, показатели преломления при бесконечной длине волны и „ _ атомные поляризуемости натриевотеллуритных стекол*
где m — мольные доли.
Полученные величины Рион (см. рисунок) в области до 28 мол.% Na20 превышают усредненные атомные поляризуемости. Это вполне понятно, так как группы Te0j/20'Na+ включают в себя большее число связей, в том числе одну целиком ионную (—0“Na+). В дальнейшем обе величины практически совпадают.
Поляризуемости ионизированных групп имеют максимальное значение при том же составе, что и усредненные атомные поляризуемости. Возрастание Рат при введении в стекло до 13 мол. % Na20 происходит вероятно по следующей причине. При разрыве части мостиковых связей в пространственно увязанной струк-
146
туре Те02 возникают ионы, несущие на себе значительные электрические заряд!;!. Под действием электрического поля происходит смещение попои из положения равновесия, вызывающее появление индуцированного дипольного момента, а следовательно, возрастание потярнзуемости за счет ионной составляющей [2 J.
При увели -п ила содержания Na20 больше 13%, т. е. больше того предела, при котором на каждую ионизированную группу приходится две неионизированных, начинается контактирование ионогенных групп, причем образуются квадруполи (по терминологии Р. Л. Мюллера) типа
-)Те— 0~Na+
Na+0' Те(~,
обладающие более симметричным распределением зарядов, что снижает вклад ионной поляризуемости. В случае, когда в структуре стекла становятся определяющими ионогенные группы, Рат и Риот,з становятся равными друг другу. Это имеет место при отношении ионизированных групп к неионизированным, равном 4 : 1 и выше.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бранд А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М., Физматгиз, 1963. 387 с.
2. Волькенштейн М. В. Строение и физические свойства молекул. М.—Л., Изд-во АН СССР, 1955. 638 с.
3. Евстропьев К- С. О рефракции кислородного иона в силикатных и борат-ных стеклах. —ЖФХ, 1946, т. 20, № 6, с. 561—565; №7, с. 605—612.
4. Евстропьев К- С. О рефракции кислородного иона в силикатных и борат-ных стеклах. — «Труды ГОИ», 1947, т. 18, вып. 130, с. 137—146.
