石英玻璃的光學性能
石英玻璃的光學性能有其獨到之處,它既可以透過遠紫外光譜,是所有透紫外材料最優者,又可透過可見光和近紅外光譜。用戶可以根據需要,從185-3500mμ波段範圍內任意選擇所需品種。由於石英玻璃耐高溫,熱膨脹系數極小,化學熱穩定性好,氣泡、條紋、均勻性、雙折射又可與壹般光學玻璃媲美,所以它是在各種惡劣場合下工作具有高穩定度光學系統的必不可少的光學材料。
石英玻璃的結構,雜質含量,OH基因及NO、CO等含量是影響光譜透過率的主要因素,氧原子結合不良在0.24μ處則有吸收峰,含有OH基團的石英玻璃,在2.7μ處由於分子振動將產生明顯的吸收峰,紫外透過率低主要是由於金屬雜質多造成原子吸收光譜所致。
石英玻璃的光譜特性曲線
電熔石英玻璃是很好的透紅外材料,但由於雜質的存在,紫外透過率低。氫氧焰熔制水晶所獲得的石英玻璃,由於氧結構缺陷,在0.24μ處有吸收峰,同時含有OH基團,所以紅外透過極低。用合成原料氣煉的高純光學石英玻璃是最好的透紫外材料,但在2.7μ處有嚴重的OH吸收峰。只有用合成原料通過電熔或無氫火焰熔融而成的光學石英玻璃,才能很好地透過從遠紫外到近紅外的連續光譜。
石英玻璃的折射率及光學常數見表7、表8.
表7 光學石英玻璃的折射率(之壹)
波長(毫微米) 水晶熔制石英玻璃 合成石英玻璃
185.41 1.57464 -
193.53 1.56071 -
202.54 1.54729 1.54717
206.20 1.54269 1.54266
213.85 - 1.53434
214.45 1.53385 -
226.50 1.52318 1.52299
232.94 1.51834 -
237.83 - 1.51473
248.20 - 1.50841
250.20 1.50762 -
257.62 1.50397 1.50351
265.36 - 1.49994
274.87 1.49634 -
280.35 - 1.49403
289.36 - 1.49098
298.06 1.48859 1.48837
307.59 - 1.48575
313.17 - 1.48433
328.36 1.48183 -
334.15 - 1.47976
340.36 1.47877 1.47860
346.69 1.47766 1.47748
361.17 1.47513 1.47503
365.48 - 1.47448
398.84 1.47028 -
404.65 - 1.46961
435.83 1.46679 1.46669
486.13 1.46324 1.46314
546.07 1.46021 1.46007
587.56 1.45857 1.45847
656.27 1.45646 1.45637
註:測量誤差:±3×10-5
表7 光學石英玻璃的折射率(之二)
波長λ(微米) 折射率 波長λ(微米) 折射率
0.67 1.456066 1.30 1.446980
0.68 1.455818 1.40 1.445845
0.69 1.455579 1.50 1.444687
0.70 1.455347 1.60 1.443492
0.80 1.453371 1.70 1.442250
0.90 1.451808 1.80 1.440954
1.00 1.450473 1.90 1.439957
1.10 1.440261 2.00 1.438174
1.20 1.448110 2.10 1.436680
2.20 1.435111 2.90 1.421684
2.30 1.433462 3.00 1.41937
2.40 1.431730 3.10 1.41694
2.50 1.429911 3.20 1.41440
2.60 1.428001 3.30 1.41173
2.70 1.425995 3.40 1.40893
2.80 1.423891 3.50 1.40601
表8 石英玻璃的光學常數
項目 指標及品種
水晶熔制石英玻璃 合成石英玻璃
Nd(He587.56mμ) 1.45857 1.4587
Nf(H486.13mμ) 1.46324 1.46314
Nc(H656.27mμ) 1.45646 1.45637
色散系數 V=(Nd-1)/(Nf-Nc) 67.6 67.7
中部色散: Nf-Nc 0.00678 0.00677