3．无色光学玻璃理化性能

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《光学设计手册修订版》第13页（2702字）

3．1 光学性能

3．1．1 光学性能的波长及其相应的化学元素谱线

表1－17 波长及相应的化学元素谱线

3．1．2 谱线折射率(见表1－18)

表1－18 玻璃的谱线折射率

3．2 玻璃热学性能、机械性能、化学稳定性

3．2．1 名词、术语

3．2．1．1 光学玻璃的热学性能

(1)玻璃折射率温度系数β。温度变化时，玻璃折射率将发生变化，温度每升高1℃，折射率的增量称作玻璃折射率温度系数，用β表示。即β=dn／dt．除个别玻璃的dn／dt为负值外，其余均为正值。单位1／℃。

(2)转变温度T_g。光学玻璃的转变温度是玻璃的热膨胀曲线中低温区域和高温区域的直线部分的延伸交点所表示的温度。单位℃。

(3)导热系数λ。材料的导热系数表示容许热流传导的能力。其定义式为：

dQ／dt=λA(dT／dx)，其中：Q—热能；t—时间；A—棒料横截面积；T温度；x－棒的长度坐标值；λ－导热系数。单位为W／(m·K)。

(4)线膨胀系数α。在规定的温度范围内，每1℃温度变化对单位长度引起的长度变化。单位为cm／cm·℃。

3．2．1．2 光学玻璃的机械性能

(1)光学玻璃的弹性。包括弹性模量E、切变模量G、泊松比μ。

(a)弹性模量E为正应力σ与线应变ε之比，即E=σ／ε。ε是试件伸长量△l与原有长度l之比，即ε=△l／l。

(b)切变模量G为切应力τ与切应变γ之比，即G=τ／γ。而γ=△x／d，△x是厚度为d的薄层上表面对下表面的平行位移。

(c)泊松比μ=－ε′／e。ε′是侧应变，ε′=△b／b，即垂直于拉力方向的应变。b为试件的原宽度，△b是垂直于拉力方向的收缩量。

(2)光学玻璃的硬度。包括显微硬度和研磨硬度。

(a)显微硬度表示抵抗硬物压入的能力。光学玻璃用Knoop显微硬度HK表示显微硬度值。

(b)研磨硬度是指相同的研磨条件下，标准玻璃(K9)所磨掉的体积与被测玻璃所磨掉的体积之比，用FA表示。

3．2．1．3 光学玻璃的化学稳定性：玻璃抵抗潮湿空气、水、酸、碱、盐的侵蚀能力，称为玻璃的化学稳定性。包括耐潮性和耐酸性。

(1)光学玻璃的耐潮稳定性。光学玻璃受潮气侵蚀后，表面产生“白斑”或“雾蚀”等变质层，导致光线的散射，因此用被侵蚀玻璃样品表面的光散射的强弱来度量玻璃表面变质程度。

将两表面抛光的被测玻璃样品置于70±1℃和相对湿度RH=100%的条件下侵蚀t昼夜后，用测定玻璃散射的装置，测出样品分别置于A、B两位置时的透过率τ_A和τ_B，则浊度H=(τ_A－τ_B)／τ_A。若用H₀和H₁分别表示实验前后样品的浊度，则玻璃的浊度值H=H₁－H₀，国标规定以BaK7和ZK9玻璃作为标准样品，将标准样品与被测样品同时抛光、侵蚀和测试，然后，将被测样品与标准样品的浊度比较。光学玻璃耐潮稳定性分为四级，如下表所示。

(2)光学玻璃的耐酸稳定性。用酸度为pH=2．9的醋酸，pH=4．6的标准醋酸盐，pH=5．8的蒸馏水作为测定介质，侵蚀样品的抛光表面，用被测表面出现紫蓝色的干涉色的时间，或出现杂色和脱落现象的时间，对光学玻璃的耐酸性进行分类定级，如下表所示。

3．2．2 玻璃热学性能、机械性能、化学稳定性指标

玻璃折射率温度系数β、转变温度T_g、温度为100℃时的导热系数λ、线膨胀系数α、弹性模量E、剪切模量G、泊松比μ、显微硬度HK、研磨硬度FA、密度ρ、化学稳定性，见表1－19。

表1－19 玻璃热学性能、机械性能、化学稳定性

3．3 厚度为10mm的玻璃内透过率见表1－20

表1－20 厚度为10mm的玻璃内透过率