Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем (1060803), страница 11
Текст из файла (страница 11)
К таким характеристикам относится, например, 1аао ь ь = = клаас ь ь/И вЂ” температурный коэффициент, или изменение абсолютного показателя преломления стекла при повышении температуры на 1 С для длины волны Х. Показатели преломления стекол возрастают с повышением температуры окружающей среды. Важной оптической характеристикой стекла является его спектральное пропускание (подробнее об этом см.
в гл. тП). При выборе марок оптического стекла для оптических приборов, действующих в конкретных условиях эксплуатации, необходимо учитывать устойчивость стекла к влажной атмосфере и слабокислым водным растворам, к воздействию ионизирующего излучения, а также его температурный коэффициент линейного расширения, теплопроводность, удельную теплоемкость, плотность, модуль упругости и модуль сдвига, электрические и магнитные свойства. Оптическое стекло делят на категории и классы по следующим показателям качества: отклонению показателя преломления и„ например стекло 1-й категории имеет предельное отклонение Ли, = ~2 10-', а стекло 5-й категории ~20 10 ', отклонению средней дисперсии яр — пс", однородности показателя преломления и средней дисперсии для партии заготовок; двойному луче- преломлению; показателю ослабления (поглощения) — величине, обратной расстоянию, на котором поток излучения источника А (ГОСТ 7721 — 89) ослабляется в результате поглощения и рассеяния в стекле в 10 раз; бессвильности; пузырности; оптической однородности — постоянству показателя преломления по объему стекла.
Подробное описание всех характеристик оптического бесцветного стекла и их значения для конкретных марок даны в ГОСТ 3514 — 76, ГОСТ 13659 — 78 и совегско-немецком каталоге оптического стекла. Марки стекол, рекомендуемые для использования ГОСТ 3514 †, представлены в табл. 1. Стекла серии 100 с нумерацией марок от 100 до !99 — мало- темнеющие под воздействием ионизирующего излучения.
В некоторых случаях при расчете оптических систем допускается использовать показатель преломления пэ и среднюю дисперсию лг — ао. В ГОСТ 3514 — 76 представлены 95 марок оптического стекла, а в советско-немецком каталоге — 108 отечественных марок и 114 марок стекла, изготовлявшегося в ГДР. Промышленность выпускает свыше 100 марок цветного стекла, окрашенного в массе, обеспечивающего выделение илн поглощение' части спектра — от ультрафиолетовой до инфракрасной. Цветное оптическое стекло применяется в качестве светофильтров в спектральных и фотометрических приборах, в фотоаппаратуре, для защиты от воздействий яркого света, теплоты и лазерного излучения.
Тлела ад Преаапятптельаме млрдп стекол Показатель прелаялекяя Средяяя даспереая Марка отекла яр -«С яр "с Светофильтры (см. п. 42) изготовляют диаметром до 360 мм, толщиной до 10 мм. Спектральные н физико-химические характеристики приведены в каталоге цветного стекла н в ГОСТ 9411 — 81Е. Основной характеристикой цветных оптических стекол является зависимость коэффициента пропускання т (Х) от длины волны 7!. Для деталей, днффузно рассеивающих падающее на ннх излучение, используют молочные (светорассеивающие) стекла (МС).
Оптическое кварцевое стекло применяется для изготовления деталей, действующих в ультрафиолетовой н инфракрасной областях спектра, для деталей с малым температурным коэффициентом линейного расширения н высокой термостойкостью. Оптическое кварцевое стекло выпускается следующих марок: КУ1 — стекло с высокой прозрачностью в диапазоне спектра 170...280 нм; КУ2 — стекло, характеризуемое заметным поглощением в интервале длни волн 170...280 нм; К — стекло, прозрачное в видимой части спектра; КВ-Р— стекло, устойчивое к воздействию гамма-излучения; КИ вЂ” без заметной полосы поглощения до длины волны 2800 нм.
56 ЛКО ЛК7 КБ, К!08 К!00 БК6. БК!06 БК8, БК108 БК10, БК110 ТК2, ТК!02 ТК!4, ТК114 ТК16, ТК116 ТК20, ТК!20 ТК21, ТК!2! ТК23 КФ4 БФ12. БФ112 БФ16 БФ24 ЛФ5, ЛФ105 Ф! Ф1 01 Ф104 Ф6 ТФ1, ТФ!01 ТФЗ ТФ5, ТФ105 1,4721 1,4846 1,5183 1,5237 1.5421 1,5489 1,5713 1,5749 !'.6!55 1,6152 1,6247 1,6600 1,5915 1,5203 1,6298 1,6744 1,6386 1,5783 1,6169 1,6179 1,6290 1,6!70 1,6522 1,7232 1,7617 1,4704 1,4828 1,5!63 1,5215 1,5399 1,5467 1,5688 1,5724 1,6130 1,6126 1,6220 1,6568 1,589! 1,5!8! 1,6259 1,6709 1,6344 1,5749 1,6128 1,6138 1,6247 1,6031 1,6475 1,7!72 1,7550 0.00708 0,00732 0,00812 0,00882 0,009!3 0,00877 О,О!024 О,ОПЮ5 0 01020 0,0! 059 О,О!!07 0,01299 0,00970 0330886 0,01622 О,О!435 0,01750 0,0!409 О.О!68! 0,01681 0,01762 0,016!! 0,01940 0,02469 0,02788 0,00704 0.00728 0,00806 0,00875 0,00905 0,00871 0,01015 0,00996 0,01012 0,01050 0,0!097 0,01285 0,00962 0,00879 0,01 60! 0.014!9 0,0!726 0,01392 0,0!659 0,01659 0,0!738 0,01590 0,01912 0,0243! 0,02743 Таблнпа 2 Характернстнкн оптнческнк снталлоа марок 115М н 23М Характарнстнка ! сам тзм 1 535 ~ 5,!О-а ! 553 ~ 2,!О-а 0,0102 ~ 3.10 а 0,0!03 ~ 2 10' 25 ~ 20 220 ~ 50 Показатель преломлення Средняя дисперсия Температура, прн которой температурный козффнпнент лннейного расшнрення ра- нен 0 ~ 1,5 10 т, 'С Термостойкость,нС 57 Все перечисленные марки оптического кварцевого стекла имеют температурный коэффициент линейного расширения 2.10-' в диа- пазоне температур +20...— 60 С и 5',2 10-" в диапазоне темпера- тур +20...+120 С, Полнее характеристики рассмотренных марок кварцевого опти- ческого стекла приведены в советско-немецком каталоге и в ГОСТ 15130 — 86.
Для изготовления оптических деталей применяют мелкокрис- таллический материал с малым температурным коэффициентом линейного расширения — ситалл. Размеры кристаллов не превы- шают )ь/2 для видимой части спектра. В табл. 2 приведены характеристики оптических ситаллов. Ситалл 115М (астроситалл) используется для изготовления астрономических зеркал, лазерных гироскопов н т. и.
Ситалл 23М имеет отрицательный температурный коэффициент линейного расширения, термостоек, используется для изготовления смотро- вых люков, обтекателей и т. п. Оптические кристаллические материалы на основе хлоридов, фторидов и оксида алюминия, такие, как хлористый натрий, фто- ристый литий, фтористый кальций, фтористый калий, фтористый магний, фтористый барий, лейкосапфир, обладают хорошей прозрачностью в ультрафиолетовой области спектра и особенно в инфракрасной части спектра.
Например, фтористый кальций прозрачен в области 0,122...9,5 мкм. К оптическим материалам относятся синтетические полупро- водниковые материалы германий и кремний, прозрачные в инфра- . красной части спектра излучения. Например германий прозрачен в диапазоне длин волн 2...23 мкм (показатель преломления для )ь = 10,6 мкм составляет 2,41).
Подробные характеристики опти- ческих кристаллов см., например, в [161. Для изготовления деталей, диффузно рассеивающих проходя- щий или отраженный поток излучения, применяют молочное (свето- рассеивающее) стекло. Значения коэффициентов пропускания, отражения и поглощения соответственно равны 0,2...0,55, 0,4...0,7 и 0,04...0.3. Толщина пластин 3...5 мм.
Твблннв 3 Поквввтелв преломленнн мелкостей прв г = 29'С ео ео жкдксстк жндкастк Масло: терпннтнноное вврефнновое олнвковое корнчное кедровое гвовднчное вннсовое Воде днстнллнроввннвн Этнловыа спнрт Чегыреххлорпстыа углеод енвол Сероуглерод Монсбромнвфтелнн Иоднстыа метнлен 1,33299 1,361 1,460 1,470 1,440 1,467 1,565 ... 1,619 1,504 ...
1,516 1,532 ... 1,544 1.547 ... 1,553 1,500 1,620 1,650 1,7275 26. Линзы Линзой называют оптическую деталь, ограниченную двумя преломляющими обычно осесимметричными и центрирован- ными поверхностями. Наиболее часто встречающиеся линзы ограничены двумя сферическими поверхностями. Если одна из поверхностей — плоскость, то она должна быть перпендикулярна к оптической оси. Для оптических деталей, действующих при высоких температурах (свыше 2000 К) в интервале длин волн 0,2б...7,б мкм, перспективным является кристаллическяй материал на основе стабилизированных оксидов циркония и гафния — фианит (а = 2,20, т = 0,058). Для изготовления неответственных оптических деталей (луп, линз, видоискателей, линз Френеля и т.
п.) используются следующие полимеры (органические стекла): полиметнлметакрилат, полиэтилен, фторопласты, полистнрол и т. п. Достоинствами полимеров являются невысокая стоимость материала и изготовления при массовом производстве (прессование и литье), низкая плотность и малая хрупкость. Однако они имеют высокий температурный коэффициент линейного расширения (а, ю (70...200) 1О-'), невысокую оптическую однородность, низкую твердость, склонность к естественному старению и способность накапливать статическое электричество. Показатель преломления полимеров составляет 1,49...1,58, а коэффициент дисперсии — 57,5...29,9.
Жидкости (вода, бензол, керосин) применяют как оптические среды с особыми оптическими постоянными. Монобромнафталин, кедровое масло и другие жидкости используют в качестве предметной среды (иммерсии) в микроскопах, в рефрактометрах и т. и. Показатели преломления некоторых жидкостей приведены в табл. 3. Линзы с осесимметричными и центрированными поверхностями обеспечивают в параксиальной области сохранение гомоцентричности пучка лучей в пространстве изображений. При отсутствии круговой симметрии хотя бы одной из поверхностей (например, одна из поверхностей линзы цилиндрическая, а вторая плоская) гомоцентричность (в параксиальной области) будет обеспечиваться только в одной из секущих плоскостей, включающих оптическую ось.
Рассмотрим преломляющее действие отдельной линзы со сферическими поверхностями (рис. 43, а), пользуясь для этой цели нулевыми лучами. Конструктивными параметрами линзы со сферическими поверхностями (одна из них может быть плоской) будут радиусы сфер г, и г„ толщина по оптической оси а( и показатель преломления ла материала линзы (л, и л, — показатели преломления сред соответственно перед и после линзы). Воспользуемся ими для определения фокусных расстояний /' й / линзы, ее фокальных отрезков з'р и зг, положения главных плоскостей относительно вершин сферических поверхностей (отрезки зл и зл) и расстояния Лил между главными плоскостями (главными точками).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
