24.6. Оптические свойства стекла

К оптическим свойствам стекла относятся пропускание, поглощение и отражение света. Оптические свойства стекол являются результатом их взаимодействия с электромагнитным излучением. Различают следующие виды электромагнитных излучений:  — излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное.

При прохождении потока излучения через стекло приходится иметь дело со следующими процессами: стекло частично отражает, частично поглощает и частично пропускает поток излучения. Падающий поток излучения (I₀) должен быть равен сумме отраженного (I_oтр), поглощенного (I_погл) и пропущенного (I_проп) потоков излучения I₀= I_проп + I_oтр + I_погл.

Отношение потока излучения, отраженного стеклом (I_oтр), к потоку излучения, упавшего на него (I₀), называют коэффициентом отражения  стекла. Отношение потока излучения, поглощенного на пути 1 см (I_погл), к потоку излучения, упавшего на него (I₀), называют коэффициентом поглощения  стекла.

Отношение потока излучения, пропущенного данным стеклом (I_проп), к потоку излучения, упавшего на него (I₀), называют коэффициентом пропускания  стекла.

Коэффициенты пропускания (), отражения () и поглощения () могут быть выражены в процентах или в долях единицы;  +  +  = 1.

Коэффициент пропускания  характеризует прозрачность стекла. В соответствии с законом Бугера — Ламберта — Бера

, (24.1)

где k — показатель поглощения; с — концентрация красящей добавки; d — толщина пластинки.

При расчете пропускания светофильтров необходимо учитывать потери на отражение от двух поверхностей стекла и вводить соответствующую поправку. Коэффициент пропускания света , при длине волны с учетом потерь света на отражение от двух поверхностей, при перпендикулярном падении светового потока, находят по формуле .

Для характеристики поглощения стекол используют понятие оптической плотности D:

. (24.2)

С учетом потерь на отражение оптическая плотность равна:

; (24.3)

где .

Коэффициент отражения стекол зависит от показателя преломления п, шероховатости поверхности, длины волны падающего света  и угла падения света. Зависимость коэффициента отражения от показателя преломления выражается уравнением Френеля:

. (24.4)

Чем больше значение показателя преломления стекла и больше угол падения света, тем выше коэффициент отражения.

В сложных оптических системах вследствие большого числа поверхностей раздела суммарные потери на отражение могут достигать 90%. Для уменьшения потерь на отражение поверхность стекол подвергают специальной обработке, получившей название просветления оптики. На поверхность изделия наносят тонкую пленку, показатель преломления которой меньше показателя преломления стекла. Пленка толщиной /4 из вещества, имеющего показатель преломления стекла, уменьшает коэффициент отражения почти до нуля.

На практике широко используется также явление полного внутреннего отражения в стеклах. Волоконная оптика основывается на явлении полного внутреннего отражения, в которой изображение передается в результате многократного отражения от стенок стекловолокна; при этом сохраняется до 99% интенсивности падающего света.