【大學知識】光學玻璃成分以及分類

    最初用於製造鏡頭的玻璃，就是普通窗戶玻璃或酒瓶上的疙瘩，形狀類似「冠」，皇冠玻璃或冕牌玻璃的名稱由此而來。那時候的玻璃極不均勻，多泡沫。除了冕牌玻璃外還有另一種含鉛量較多的燧石玻璃。

    1790年左右法國人皮而•路易•均納德發現攪拌玻璃醬可以製造質地均勻的玻璃。

    1884年卡爾·蔡斯廠的恩斯特·阿貝和奧託•肖特（Otto Schott）在耶拿創建肖特玻璃廠（Schott Glaswerke AG ），在幾年內研製了幾十種光學玻璃，其中以高折射率的鋇質冕牌玻璃的發明為肖特玻璃廠的重要成就。

    光學玻璃是用高純度矽、硼、鈉、鉀、鋅、鉛、鎂、鈣、鋇等的氧化物按特定配方混合,在白金坩堝中高溫融化,用超聲波攪拌均勻,去氣泡；然後經長時間緩慢地降溫，以免玻璃塊產生內應力。冷卻後的玻璃塊，必須經過光學儀器測量，檢驗純度、透明度、均勻度、折射率和色散率是否合規格。合格的玻璃塊經過加熱鍛壓，成光學透鏡毛胚。

    稀土元素光學玻璃 ：三十年代出現了新的稀土元素光學玻璃,主要成分是鑭、釷、鉭的氧化物。稀土元素光學玻璃有很高的折射率，為光學鏡頭的設計開闢新的可能性。今日大孔徑鏡頭中多有鑭玻璃。釷玻璃因有放射性,已停止生產。

    無鉛光學玻璃 ：無鉛光學玻璃不含鉛、砷，以N標誌。

    化學成分和光學性質相近的玻璃，在阿貝圖上也分布在相鄰的位置。肖特玻璃廠的阿貝圖有一組直線和曲線,將阿貝圖分成許多區，將光學玻璃分類;列如冕牌玻璃K5、K7、K10在K區,燧石玻璃F2、F4、F5在F區。玻璃名稱中的符號：

·  F 代表燧石

·  K 代表冕牌

·  B 代表硼

·  BA 代表鋇

·  LA 代表鑭

·  N 代表無鉛

·  P 代表磷

阿貝圖是德國物理學家恩斯特•阿貝在1886年發明的玻璃坐標圖，至今已一百多年。阿貝圖是直角物理坐標圖，以玻璃的阿貝數V為橫軸（X軸），以玻璃的折射率n為縱軸（Y軸）。V軸和n軸的交點不是零點,V數在V軸上從左到右從大到小排列,從V=100到V=18；折射率n從下到上從小到大排列，從1.42 到2.2。每一種光學玻璃在阿貝圖上以一個點標誌，沒有標誌的點，沒有符合坐標的玻璃。性質相近的玻璃，在阿貝圖上也分布在相鄰的位置。肖特玻璃廠的阿貝圖有一組直線和曲線,將阿貝圖分成許多區;列如冕牌玻璃K5、K7、K10在K區，燧石玻璃F2、F4、F5在F區。

一種光學玻璃在阿貝圖上的V，n坐標，只是約數。光學玻璃的阿貝數V必須準確到四位有效數字，折射率n必須準確到六位有效數字，必須另從光學玻璃目錄中查找。

·  Vd阿貝數四位有效數字

·  nd折射率七位有效數字

·  Ve 四位有效數字

·  ne 七位有效數字

·  玻璃的密度. 四位有效數字

·  玻璃的透明度.四位有效數字

·  折射率隨著溫度變化的係數三位有效數字

        國際玻璃碼用九位數字表示，形式為：xxxxxx.xxx;

·  頭三位數字代表折射率nd小數點後頭三位數。

·  下三位數字代表阿貝數Vd頭三位數，不計小數點。

·  小數點後的三位數代表玻璃的密度，不計小數點
例如：K10玻璃：

·  nd=1.50137 小數點後頭三位數=501

·  Vd=56.41 頭三位數，不計小數點=564

·  密度=2.52；不計小數點=252

·  K10 的國際玻璃碼是501564.252；

肖特玻璃廠阿貝圖

    光線色散程度越大阿貝數越小，反之光線色射程度越小阿貝數越大。光學玻璃的兩個重要參數是折射率和阿貝數。肖特玻璃目錄中光學玻璃的阿貝數界於20-90之間。

冕牌玻璃和燧石玻璃的分界：

·  折射率≤1.6,  V≥50:冕牌玻璃；  V<50:燧石玻璃

·  折射率≥1.6   V≥55:冕牌玻璃；  V<55:燧石玻璃

註：英、德、日、意文版都用nD 589,2納米，均誤，應為nd 587.56納米。

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