玻璃的光学性质..
(完整版)玻璃物理化学性能计算
二、玻璃的组成对粘度的作用
玻璃成分与玻璃粘度之间存在卓复杂的关系，一般可以从硅氧比、离子的极化、键强、结构对称性以及配位数等方面来说明。现分述于如：
2.1氧硅比
当氧硅比增大（例如熔体中碱含量增大），使大型四面体群分成为小型四面体群，自由体空间随之增大，导致熔体粘度下降，
一些钠钙硅酸盐在1400℃的粘度
在碱硅二元玻璃中，当O/Si比很低时，对粘度其主要作用的是硅氧四面体[SiO4]间的键力。极化力最大的Li+是减弱Si-O-Si键的作用最大，故粘度按Li2O-Na2O-K2O顺序递增。
2.4结构的对称性
在一定的条件下，结构的对称性对粘度有着重要的作用。如果结构不对称就可能在结构中存在缺陷和弱点，因此使粘度下降。
于10%—12%时增加粘度。
（4）PbO、CdO、BiO、SnO2等降低玻璃粘度。
此外，Li2O、ZnO、B2O3等都有增加低温粘度，降低高温粘度的作用。
3、玻璃粘度参考点
在玻璃生产上常用的粘度参考点如下：
（1）应变点：应力能在几小时内消除的温度，大致相当于粘度为 1013.6Pa.s,时的温度。
（2）转变点：相当一粘度为, 1012.4Pa.s时的温度，通常用T表示。
氰化物如Na2SiF6、Na3AlF6，硫酸盐如芒硝，氯化物如NaCl等都能显著地降低玻璃的表面张力，因此，这些化合物的加入，均有利于玻璃的澄清和均化。
表面张力随着温度的升高而降低，二者几乎成直线关系，实际上可认为，当温度提高100℃时表面张力减少1%，然而在表面活性组分及一些游离的氧化物存在的情况下，表面张力能随温度升高而稍微增加。
例如，硅氧键和硼氧键的键强属于同一数量级的，然而石英玻璃的粘度却比硼氧玻璃大的多，这正是由于二者结构的对称程度不同所致。又如磷氧键和硅氧键键强也属于同一数量级的，但是磷氧玻璃的粘度比石英玻璃的小的多。主要磷氧玻璃四面体中又一带双键氧、结构不对称的缘故。
玻璃的物理知识点归纳
玻璃的物理知识点归纳玻璃是一种常见而广泛应用的材料，它在日常生活和工业领域中都有重要的作用。
本文将逐步介绍玻璃的物理知识点，包括玻璃的定义、制造过程、结构和光学性质等方面。
1. 玻璃的定义玻璃是一种非晶态固体材料，具有无规则的原子或分子排列。
与晶体不同，玻璃没有长程有序的结构，而是呈现出类似于液体的特性。
它通常由硅酸盐和其他氧化物组成，如硼、铝、钠和钾。
2. 玻璃的制造过程玻璃的制造过程通常包括以下几个步骤：2.1 原料准备玻璃的主要原料是二氧化硅（SiO2），它可以从石英矿石、石英砂或硅酸盐矿石中提取。
其他辅助原料如碳酸盐、氧化物和碱金属也会被添加到混合物中，以调整玻璃的化学性质。
2.2 熔化和成型原料混合物被放置在高温熔炉中进行加热，使其熔化。
一旦熔化，可以使用不同的方法将熔融玻璃形成所需的形状，如浇铸、拉伸或压制。
2.3 退火和冷却制成的玻璃制品经过退火处理，即在高温下缓慢冷却，以减少内部应力和增强强度。
然后，玻璃制品经过进一步的冷却，直至室温。
3. 玻璃的结构玻璃的结构与晶体结构有显著差异。
玻璃中的原子或分子具有无序排列，没有明确定义的晶格结构。
这种无序性导致玻璃具有特殊的力学和光学性质。
4. 玻璃的光学性质玻璃作为一种透明的材料，在光学领域中具有广泛的应用。
以下是玻璃的几个重要的光学性质：4.1 折射率折射率是描述光在材料中传播速度变化的物理量。
玻璃的折射率取决于其化学成分和结构。
不同类型的玻璃具有不同的折射率，这使得它们在光学透镜和光纤等设备中有各自的应用。
4.2 透过率透过率是指光线通过材料时被传递的比例。
玻璃在可见光范围内具有较高的透过率，这使得它成为窗户、眼镜和相机镜头等产品的理想选择。
4.3 反射和散射当光线遇到玻璃表面时，一部分光线会被反射回来，而另一部分则会被散射。
这两种现象会影响光线的传播和玻璃表面的显现。
4.4 抗反射涂层为了减少光线在玻璃表面的反射和散射，常常会在玻璃表面涂覆一层抗反射涂层。
玻璃幕墙应用的光学原理
玻璃幕墙应用的光学原理一、玻璃幕墙的光学特性玻璃幕墙是现代建筑中常见的外立面设计，具有高透明度、高强度以及良好的耐候性等特点。
玻璃幕墙在设计和建造过程中，光学原理起着重要的作用。
以下是玻璃幕墙应用的光学原理的介绍：1.透射性：玻璃幕墙的主要功能是透明，可以通过其透明的特性提供良好的自然光照，并最大限度地减少室内和室外的视觉障碍。
2.反射性：玻璃幕墙表面的玻璃材料在特定角度下会发生反射现象。
通过合理的反射设计，可以将阳光反射到需要照明的区域，提高室内的采光效果。
3.吸收性：玻璃幕墙能够吸收一部分阳光的能量，减少热量的传递。
这种设计可以降低建筑物的能耗，提高室内的舒适度。
4.散射性：玻璃幕墙中的微观结构会使进入的光线发生散射，达到柔和光线的效果。
这对于照明和视觉效果都有积极影响。
二、玻璃幕墙的光学原理玻璃幕墙的光学原理涉及透明材料的光学性质以及光的传播规律。
下面将详细介绍一些光学原理：1. 折射折射是光线从一种介质进入另一种介质后改变传播方向的现象。
玻璃幕墙使用的玻璃材料具有不同的折射率，当光线从空气中射入玻璃表面时，会按照一定的角度改变传播方向。
这种折射现象使得光线可以在玻璃中传播，使建筑室内能够得到良好的自然光照。
2. 反射当光线射入玻璃表面时，一部分光线会被玻璃界面反射回去。
光的反射是根据斯涅尔定律进行的，即入射角等于反射角。
玻璃幕墙可以通过设计合适的角度，使得阳光以最佳角度反射入室内，提高室内照明效果。
3. 吸收玻璃幕墙材料能够吸收一部分太阳光的能量，将其转化为热能。
吸收是通过材料中的色素或添加的吸热层实现的。
这可以减少建筑物内部的能量传递，降低能耗。
4. 散射散射是光线在材料中发生不规则反射的现象。
玻璃幕墙中的微观结构会使得进入的光线发生散射，使得光线能够更加均匀地分布在室内，产生柔和的照明效果。
三、玻璃幕墙的优势与应用玻璃幕墙作为现代建筑中常用的外立面设计，具有以下优势与应用：•提供良好的自然光照：玻璃幕墙透明度高，能够将自然光线引入建筑室内，减少对室内照明系统的依赖，降低能耗。
玻璃的光学性能
合肥学院Hefei University翻译文献：玻璃的光学性能课程名称：金属学与热处理指导教师：谢劲松系别/班级：14粉体材料科学与工程一班姓名（学号）：罗成1403011012摘要：无机材料指由无机物单独或混合其他物质制成的材料。
通常指由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和/或氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定的工艺制备而成的材料。
Abstract: inorganic materials by inorganic material alone or mixed with other materials. Usually made of silicate, aluminate, borate, phosphate and germanate and / or raw materials such as oxides, nitrides, carbides, borides, silicides, sulfides, halides as raw materials prepared by materials.玻璃是由二氧化硅和其他化学物质熔融在一起形成的（主要生产原料为：纯碱、石灰石、石英）。
在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化致使其结晶的硅酸盐类非金属材料。
普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体。
广泛应用于建筑物，属于混合物。
另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。
有时把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也称作有机玻璃。
The glass is made of silicon dioxide and other chemical substances fused together to form (the main raw materials for the production of soda ash, limestone, quartz). The formation of a continuous network structure in the melt, silicate nonmetalmaterials cooling process viscosity increases gradually and hardening resulting in the crystallization. The chemical composition of glass is Na2SiO3, CaSiO3, or SiO2 Na2O - CaO - 6SiO2, is the main component of silicate, is an amorphous solid irregular structure. Widely used in buildings, to the mixture. Otherwise mixed with some metal oxides or salts and show the color of colored glass The glass and method by physical or chemical preparation of toughened glass. Some transparent plastic (such as PMMA) also called organic glass.关键词：折射率、反射、对红外和紫外的吸收Refractive index, reflection, infrared and ultraviolet absorption一、玻璃的折射率当光照射到玻璃时，一般产生反射、透过和吸收。
玻璃材料的物理化学性质及应用展望
玻璃材料的物理化学性质及应用展望玻璃是一种非晶体材料，由于其无特定的晶体结构，因此其性质和结构非常复杂。
玻璃的制造可以追溯到公元前3500年左右的古埃及，但直到今天，玻璃材料的物理化学性质和应用仍然是一个备受关注的研究领域。
1. 物理化学性质1.1 光学性质玻璃材料的光学性质是其最重要的性质之一。
由于其透明度和折射率的优良特性，玻璃在现代光学系统和传感器技术中被广泛应用。
例如，现代光学器件如透镜、棱镜和滤镜都是使用玻璃材料制成的。
1.2 导电性质虽然玻璃是一种绝缘材料，但是对于某些玻璃材料来说，它们具有导电性质。
例如，一些稀土元素掺杂的铌酸锂玻璃可以在高温下表现出可调节的电学性能，因此在太阳电池板、液晶显示器和微波器件制造中得到了广泛应用。
1.3 力学性质玻璃材料也具有很强的力学性质。
虽然玻璃表面看起来是光滑的，但实际上玻璃是一种非常硬的材料。
玻璃的坚硬程度常常用摩氏硬度来进行衡量，一般玻璃的摩氏硬度为5.5左右，这比普通金属材料要硬得多。
1.4 热学性质玻璃材料也具有很强的热学性质，因此在高温环境下具有较高的稳定性。
一般来说，玻璃的热膨胀系数非常小，因此在高温下也不会发生长度或面积的变化。
这一特性使玻璃成为高温实验室中非常实用的材料。
2. 应用展望2.1 生物医学应用现代医学领域对于高质量、低成本的医疗器械和生物传感器的需求越来越高。
玻璃材料的优良透明度和生物相容性使其成为生物医学应用的理想材料。
例如，一些玻璃材料可以用于制造人工晶体和人工关节，同时也可以应用于生物传感器、药物载体和生物医学检测等领域。
2.2 能源应用随着对清洁能源和可持续能源的需求越来越高，对于新型材料的研究也越来越广泛。
玻璃材料的高温稳定性、耐热性和光学性质是其在能源领域中的优势。
例如，太阳电池板、热电发电器和核反应堆的控制棒都可以使用玻璃材料来制造。
2.3 计算机应用在现代计算机领域，需要使用一些高质量、低折射率的材料来制作显示器、光纤和条形码读取器等设备。
玻璃板成像规律-概述说明以及解释
玻璃板成像规律-概述说明以及解释1.引言1.1 概述玻璃板成像是一种利用玻璃板的特殊光学性质进行成像的技术。
通过玻璃板，可以实现物体的放大、翻转和聚焦等效果，广泛应用于科研、医疗、教育等领域。
玻璃板成像的原理是基于折射和反射的物理现象。
当光线通过玻璃板时，会发生折射现象，使光线的传播方向发生改变。
同时，部分光线在玻璃板表面发生反射，产生镜面反射效果。
通过对这些光线的控制和利用，可以实现物体的成像。
玻璃板成像具有许多优点。
首先，它可以实现高清晰度的成像效果，使观察者可以清晰地看到被成像物体的细节和特征。
其次，玻璃板成像具有较大的视场角，可以同时观察到更多的物体信息。
此外，玻璃板成像还可以进行放大和翻转等操作，满足不同应用需求。
在实际应用中，玻璃板成像被广泛用于显微镜、望远镜、投影仪等光学仪器的设计和制造。
它在生物医学领域中的应用尤为重要，可以实现对微小细胞、组织和病变的观察和分析。
此外，玻璃板成像还可以用于面部识别、指纹识别等身份验证技术中，提高安全性和准确性。
然而，玻璃板成像也存在一些限制和挑战。
例如，玻璃板的厚度和质量会对成像效果产生影响。
同时，由于折射和反射的能量损失，玻璃板成像也会产生一定的光能损耗。
因此，在进一步研究和发展中，需要提高玻璃板的光学性能和成像效果，以满足更多的应用需求。
综上所述，玻璃板成像是一种利用玻璃板的特殊光学性质进行成像的技术。
它具有高清晰度、较大视场角和操作灵活性等优点，被广泛应用于科研、医疗和教育等领域。
随着技术的发展，玻璃板成像在成像效果和应用领域上还有许多潜力待挖掘和发展。
1.2文章结构文章结构是指文章的组织架构和内容安排方式。
一个好的文章结构可以使读者更好地理解文章的逻辑关系和主题内容。
在本文中，我们将介绍玻璃板成像规律的文章结构。
首先，在引言部分后的第二部分是正文部分。
正文部分将详细阐述有关玻璃板成像原理和应用的内容。
其中，2.1节将解析玻璃板成像的原理，包括光的折射和折反射定律在玻璃板上的应用，以及光线在玻璃板上的传播路径。
光学玻璃折射率范围
光学玻璃折射率范围光学玻璃是一种用于制造光学元件的特殊玻璃，它具有特定的折射率范围。
折射率是光线从一种介质进入另一种介质时的折射程度，是光学玻璃重要的光学性质之一。
本文将介绍光学玻璃的折射率范围，以及其对光学元件性能的影响。
光学玻璃的折射率通常介于1.4到2.0之间，不同种类的光学玻璃具有不同的折射率范围。
其中，低折射率玻璃的折射率一般在 1.4到1.6之间，高折射率玻璃的折射率一般在1.6到2.0之间。
这个范围的选择是为了满足光学元件在不同应用中的需求。
低折射率玻璃在光学元件中常用于制造透镜、棱镜等，它们可以用来改变光线的传播方向和聚焦光线。
低折射率玻璃具有较小的折射率，能够减小光线的折射和反射，从而提高光学元件的透光率。
此外，低折射率玻璃还具有较小的色散性，可以减少不同波长的光线在通过光学元件时产生的色差，提高光学系统的色彩还原性能。
高折射率玻璃在光学元件中常用于制造棱镜、分光镜等，它们可以用来分离和偏转光线。
高折射率玻璃具有较大的折射率，能够使光线更强烈地弯曲，从而实现光线的分离和偏转。
此外，高折射率玻璃还具有较大的色散性，可以使不同波长的光线在通过光学元件时产生较大的色差，用于光谱分析和色彩测量等应用。
选择合适的折射率对于光学元件的设计和性能有着重要的影响。
过高或过低的折射率都会导致光学元件的性能下降。
过高的折射率会增加光线的反射和折射，降低透光率，影响光学系统的亮度和清晰度。
过低的折射率会导致光线无法聚焦或无法良好地分离和偏转，影响光学元件的功能和效果。
除了折射率，光学玻璃还具有其他重要的光学性质，如折射率的色散性、透过率、热学性质等。
这些性质的综合考虑，才能选择适合特定应用的光学玻璃。
光学玻璃的折射率范围是光学设计师在设计光学系统时的重要参考依据，它决定了光学元件的形状、尺寸和材料选择。
光学玻璃的折射率范围是光学元件设计和性能的关键因素之一。
不同种类的光学玻璃具有不同的折射率范围，适用于不同的光学元件制造。
k5玻璃折射率
k5玻璃折射率1.引言1.1 概述文章概述K5玻璃是一种常见的光学材料，具有重要的应用价值。
本文旨在通过对K5玻璃折射率的研究，探究其光学性质及相关测量方法，并总结其特性和意义。
在引言部分，我们将对K5玻璃的特点进行介绍，并给出文章的结构安排。
K5玻璃以其具备良好的光学性能和化学稳定性而广泛应用于光学领域。
它由特定化学成分的硼硅酸盐玻璃制成，具有高折射率和低散射率的特点，这使得它成为制造高精度光学元件的理想选择。
在本文中，我们将首先介绍K5玻璃的基本特性，包括其化学成分、物理性质和制备方法等。
我们将通过实验测试和文献调研，详细阐述K5玻璃的折射率测量方法，并对其进行评估和比较。
这不仅有助于更好地理解K5玻璃的光学性能，还有助于指导相关光学设备和器件的设计和应用。
通过对K5玻璃折射率的研究，我们可以更深入地了解其在不同波长和温度下的变化规律。
同时，我们将对K5玻璃的折射率特性进行总结，以便于更好地利用其优异光学性能。
最后，我们还将探讨K5玻璃折射率研究的意义和前景展望，展示其在光学领域的应用潜力。
在下面的正文中，我们将详细介绍K5玻璃的特点和折射率测量方法，并对实验结果进行分析和讨论。
通过对大量的理论和实验研究资料的整理，我们将得出准确的K5玻璃折射率数值，并对其光学性能进行评估。
最后，我们将总结研究结果，并展望K5玻璃折射率研究的未来发展方向。
通过本文的研究，我们可以更好地了解K5玻璃的光学性能，为相关领域的进一步研究和应用提供重要参考。
同时，本文也对光学材料折射率测量方法的研究提供了有益的借鉴和启示。
希望本文能够为读者提供关于K5玻璃折射率的全面且准确的理解，促进该领域的进一步发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：在本文中，我们将按照以下结构来展开对K5玻璃折射率的研究。
首先，在引言部分，我们将概述本文的研究内容和目的。
我们将简要介绍K5玻璃的基本特性和折射率的重要性，并解释研究的背景和意义。
光学玻璃的均匀性
光学玻璃的均匀性技术资料资料来源：SCHOTT翻译：袁晓曲资料26 ：光学玻璃的均匀性0. 简介SCHOTT 提供的加工过的光学玻璃，其均匀性可高达H5 级。
可实现的均匀性主要取决于玻璃型号和尺寸。
大多数交付的光学玻璃的均匀性能达到H2 级或更好。
N －BK7 就是一种高均匀性的玻璃，可进行大量生产，尺寸大于300mm ，均匀性为H2 甚至更好。
N－BK7 的尺寸如果小于150mm ，大批量提供的产品甚至可以达到H5 级。
1.均匀性定义光学玻璃最重要的性质之一就是材料折射率的空间均匀性极好。
一般而言，人们能够从玻璃均匀性中区分材质折射率的整体或大范围均匀性以及小范围的偏离。
条纹就是玻璃均匀性在空间上小范围的变化。
小范围变化的范围大约是0.1mm 到2mm （条纹的更多信息见Tie25 ）。
但是，折射率空间上大范围的整体均匀性则覆盖了整块玻璃。
2.整体非均匀性的产生整体非均匀性的产生有3 个原因：熔炼工艺：光学玻璃采用连续熔炼工艺生产。
熔炼过程中化学组分的梯度会导致折射率的非均匀性。
梯度产生的原因是特殊组分的表面挥发和/ 或者与模具材料接触的部分熔化物发生了反应。
由于连续熔炼和浇铸过程中的工艺控制，观察到的折射率只是一个时间函数。
在不同时间从浇铸中得到的那些具有最高均匀性的玻璃，其折射率在时间上几乎不变。
由于热均衡导致的密度变化：密度变化取决于玻璃的热历史。
在较高温度，实现均衡密度所用的时间小于较低的温度。
在转变温度Tg 附近，不同温度实现的均衡密度是不同的。
接近Tg 温度时，不受控制的玻璃冷却将产生折射率的空间不均匀性。
在光学玻璃生产中，连续的精密退火避免了这种不均匀性。
为了避免热梯度，玻璃应从稍高于Tg 温度的地方开始缓慢冷却。
为了获得高均匀性，大尺寸光学玻璃的精密退火是一个非常花费时间的过程。
在冷却过程中由于温度梯度导致的永久性应力。
3.均匀性的级别随着对折射率均匀性要求的不断增长，根据ISO 标准10110 第4 部分［5］节，玻璃的折射率均匀性可分为5级。
玻璃的光学性质概述
颗粒的体积
入射光波长
观测点的距离 （样品厚度）
8.3.3
吸收和透过
吸收： 1. 随玻璃的厚度增加，吸收增加； 2. 若玻璃对不同波长的光吸收不相等，则玻璃呈现颜 色。 3. 含着色剂的颜色玻璃的吸收——兰别尔定律
I I 0e
al
I0
cl
着色剂的浓度
着色剂的吸收系数
8.4
玻璃的红外和紫外吸收
第8章 玻璃的光学性质
8.1
玻璃的折射率
折射率——电磁波在玻璃中传播速度的降低
消耗能量
8.1.1
玻璃折射率与组成的关系
1 2 Ri / Vi 由于分子体积 Vi 2 Ri 较小而利于提 1 R / V 高折射率 V R
i i i i
取决于玻璃内部离子的极化率和密度
ni
3Ri 1 Vi Ri
由于极化率 较大而利于 提高折射率
分子体积——结构的紧密程度——阳离子半径增加，分子体积增加，折射 率下降 折射度——离子的被极化能力——阳离子半径越大，极化率越大；而且与氧 离子之间键强减小，使氧离子极化率提高——使折射率增加
可根据加和法则进行计算
8.1.2
从上述三种阳离子类型的特点，可以得出如下规律：
⑴ 最外层(或次外层)上含有未配对电子或“轨道”部分填充者， 电子容易在3d或4f“轨道”中发生跃迁，因此都是有色的。 ⑵ 最外层(或次外层)上的电子都已配对(包括全充满、全空)或 半充满者，都是无色的(或着色很弱)。
⑶ 在玻璃中凡是变价的阳离子，由于金属阳离子与周围氧离子 之间有电荷迁移，产生荷移吸收，因此在紫外或近紫外区有强 烈的吸收。
玻璃对阳光的过滤作用
玻璃对阳光的过滤作用玻璃作为一种常见的建筑材料，有着重要的过滤作用。
本文将从玻璃对阳光的过滤作用、玻璃的种类以及玻璃的应用等方面进行阐述。
一、玻璃对阳光的过滤作用1.1玻璃的透明度玻璃的透明度是指光在透过玻璃时的透过率，也称光透过率。
在光学上，透明度越高，透过玻璃的光线就越多。
光线透过玻璃后，会被玻璃吸收、反射和折射，这些因素直接影响着玻璃对阳光的过滤作用。
1.2光的吸收玻璃光谱中的光线由短波长到长波长依次是：紫、蓝、绿、黄、橙、红。
玻璃的光学性质有一定的选择性吸收，在这些光线中有一部分光被玻璃吸收，使得这些光线无法穿透到室内，这也是玻璃对阳光的过滤作用的一种表现。
此外，不同类型的玻璃对光的吸收量也有所区别。
1.3光的反射当光线与玻璃表面相遇时，一部分光线将被反射回去，也称为反射光线。
在日常生活中，经常可以看到太阳光照射在窗户上，产生明显的反射效应。
在玻璃对阳光的过滤作用中，这些反射光线会将部分阳光反射出去，起到一定程度的屏蔽作用。
1.4光的折射与光的反射相比，光的折射是指光线入射在玻璃表面上，由于玻璃的折射率不同，光线经过玻璃后产生了弯曲的现象。
此时，部分阳光会因为折射作用而改变入射角度，从而达到一定的过滤作用。
二、玻璃的种类2.1普通玻璃普通玻璃是指未经特殊处理的玻璃，一般透光率在80%以上。
虽然普通玻璃对阳光的过滤作用不如其他特种玻璃，但由于价格相对较低，应用广泛。
2.2夹层玻璃夹层玻璃由两层玻璃之间夹有一层特殊的中间薄膜，可以有效地减轻噪音和阻挡紫外线，同时也能够起到一定的保温隔热作用。
与普通玻璃相比，夹层玻璃对阳光的过滤作用更加突出。
2.3反射玻璃反射玻璃，又称钢化反射玻璃，拥有良好的反射性能，能够反射掉60%左右的太阳光和红外线，对室内温度控制有着很好的作用。
三、玻璃的应用3.1建筑玻璃建筑玻璃是应用最广泛的一种玻璃，可以应用在各种建筑中，如住宅楼、商业大厦、酒店等。
不同类型的建筑玻璃具有不同的应用特点，有些主要起到隔音降噪的作用，而有些则能有效地控制室内温度。
玻璃的光学性质
Ri
ni 1 ni 2
2
2
Vi
Ri ——氧化物的分子折射度
Vi
——氧化物的分子体积
2 Ri 1 Vi ni Ri 1 Vi
氧化物组分的折射率 n 是由它的分子体积 V i 和分 i 子折射度 Ri 决定的。
分子折射度越大，玻璃的折射率越大；
分子体积越大，玻璃的折射率越小。
用，折射率随温度升高而下降。
8.2 玻璃的光学常数
玻璃的光学常数包括玻璃的折射率、平均色散、部分色散和色
散系数。
确立标准波长
各种光源的谱色
谱线符号 波长/nm 光源 元素符号 A C D 589.3 钠 Na d 587.6 氦 He e 546.1 汞 Hg F g G h
768.5 656.3 钾 K 氢 H
第八章 玻璃的光学性质
主要内容
8.1 玻璃的折射率
8.2 玻璃的光学常数
8.3 玻璃的反射、散射、吸收和透过
8.4 玻璃的红外和紫外吸收
8.1 玻璃的折射率
玻璃折射率可以理解为电磁波在玻璃中传播速度的 降低。 n=C/V 原因：光通过玻璃引起内部质点的极化变形，消耗 能量，引起光速降低。
磷石英
石英玻璃
2.28
2.20
1.47
1.46
若把玻璃近似看作是各氧化物均匀构成的混合物， 就每种氧化物其极化率αi、密度di与折射率ni之间有
下述关系：
ni 1 M i 1 ni 1 M i i K 2 2 4 ni 2 d i ni 2 d i N 3
2 2
i Mi 用 V i 代替 ，用 R 代替 K ，则得： i di
当入射角为90°时，反射率R可表示为：
玻璃的物理知识点总结
玻璃的物理知识点总结1. 玻璃的结构特点玻璃的结构特点是其非晶态结构。
在晶体结构中，原子或分子按照一定的规则排列，而在非晶体结构中，原子或分子的排列无序，没有明显的晶格结构。
这使得玻璃呈现出均匀、透明的外观，并且具有良好的光学性能。
玻璃的非晶态结构也使得其具有较高的抗拉强度和抗冲击性，是一种较为牢固的材料。
2. 玻璃的光学性质玻璃具有较好的透明性和折射性能。
在入射光线垂直于玻璃表面时，玻璃的折射率大约为1.5左右，这使得光线可以在玻璃内部进行传播，呈现出较好的透明性。
同时，玻璃的折射率变化范围较大，这也为制备各种光学器件提供了基础条件。
此外，玻璃还具有较好的光学均匀性和抗老化性能，可以长时间保持良好的光学性能。
3. 玻璃的热学性质玻璃在一定温度范围内呈现出较好的热稳定性。
一般情况下，玻璃的软化温度约为600-800摄氏度，而玻璃的熔化温度约为1000-1500摄氏度。
这使得玻璃可以在一定温度范围内进行加工和应用。
同时，玻璃的线膨胀系数较小，热膨胀性能较好，不易受温度变化的影响。
4. 玻璃的力学性质玻璃具有较高的硬度和抗拉强度。
一般情况下，玻璃的硬度在5-7摩氏硬度之间，这使得玻璃可以抵御一定程度的划伤和磨损。
同时，玻璃的抗拉强度和弯曲强度也较高，一般情况下可以承受较大的力学载荷。
综上所述，玻璃作为一种非晶体固体材料，具有一系列独特的物理性质和特点，这使得其在各个领域具有广泛的应用价值。
通过对玻璃结构的理解，可以更好地掌握玻璃的制备、加工和应用技术，为玻璃的进一步研究和开发提供了基础条件。
同时，玻璃的物理性质也为其在建筑、光学、仪器等领域的应用提供了理论支持和技术保障。
希望本文对于玻璃的物理知识有所帮助，欢迎批评指正。
玻璃的结构与性质
[SiO4]石英晶体结构以及所表达的石英玻璃、钠硅酸盐 玻璃晶子结构示意图
晶子学说的价值在于它第一次指出了玻璃中存 在微不均匀物，即玻璃中存在一定的有序区域，这对 于玻璃分相、晶化等本质的理解有重要价值。
无规则网络学说
查氏把离子结晶化学原则和晶体结构知识推演到玻璃态 物质，描述了离子—共价键的化合物，如熔融石英、硅酸盐 和硼酸盐玻璃。 核心观点：
3.无固定熔点
玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区 间（转化温度范围内） 进行的，它与结晶态物质不同，没有固定熔点。
4.性质变化的连续性和可逆性
玻璃态物质从熔融状态到固体状态的性质变化过程是连续的和可逆的， 其中有一段温度区域呈塑性，称为“转变”或“反常”区域，在这区域内性 质有特殊变化。图1-1表示物质的内能和比容随温度的变化。
1.2玻璃的生成规律及其相变
1.2.1影响玻璃生成的因素
1.热力学条件
2. 动力学条件
1.热力学条件
玻璃态物质与相应结晶态物质相比具有较大的内能，因此它总是有降低内能向晶 态转变的趋势，所以通常说玻璃是不稳定的或亚稳的，在一定的条件
下（如热处理）可以转变为多晶体。玻璃一般是从熔融态冷却而 成。在足够高的熔制温度下，晶态物质原有的晶格和质点的有规则排列被破坏，发
中间体
（1）比碱金属和碱土金属化合价高而配位数小的阳离子。
（2）可以部分地参加网络结构。 如BeO,MgO,ZnO,Al2O3等，
2.各种氧化物在玻璃中的作用
(1)碱金属氧化物
★当碱金属氧化物加入到熔融石英玻璃中，促使硅氧四面体间连 接断裂，出现非桥氧，使玻璃结构疏松，导致一系列性能变坏。 ★由于碱金属离子的断网作用使它具有了高温助熔、加速玻璃 熔化的性能。
光学玻璃标准
光学玻璃标准
光学玻璃标准是指用于光学仪器和光学设备制造的玻璃材料的质量和性能标准。
这些标准涵盖了光学玻璃的光学参数、物理性质、化学性质、热性质、机械性质等方面的要求。
以下是一些常见的光学玻璃标准：
1. ISO 12123:2010 光学玻璃-光谱透明玻璃分类和标记
这一标准规定了光学玻璃的分类和标记。
根据光学特性，光学玻璃被分为不同的类别，并通过标记来识别和区分。
2. ISO 10110 光学原件-材料规范
该标准规定了光学原件所使用的玻璃材料的质量和性能要求。
它包括光学玻璃的折射率、色散、热膨胀系数、折射率温度系数等参数的要求。
3. MIL-G-174B 光学玻璃
美国军用标准 MIL-G-174B 规定了光学玻璃的质量和性能要求，用于军事光学设备的制造。
此标准包括了玻璃的物理、化学、光学、机械和热性质的要求。
4. ASTM F484-06 光学玻璃的物理和化学性能测试方法
ASTM F484-06 是美国材料和试验协会（ASTM）发布的标准，用于光学玻璃的物理和化学性能测试方法的规范。
它包括了对玻璃材料硬度、折射率、透过率、抗酸性、抗碱性等性能的测试方法。
这些标准的存在和遵循是确保光学玻璃的质量和性能的关键。
生产商、工程师和用户可以根据这些标准选择和评估适合自己需求的光学玻璃材料。
谈谈玻璃的光学性质
谈谈玻璃的光学性质一．太阳光谱太阳是温度约为5800K（见注1）的电磁波辐射源，由于其温度比一般工业温度（2000K以下）高得多，因此，其辐射的波长范围和能量分布也与一般热辐射不同。
太阳辐射的波长范围在0.2～3μm之间（200∽3000nm），涵盖紫外线、可见光、近红外线（国际照明委员会规定波长在2.5μm以下称近红外线，2.5μm以上称远红外线，但建工领域常以4μm为界限）三个区域。
太阳辐射经过大气层的吸收、散射的衰减和变向等作用后，对地面的太阳总辐射由直接辐射（占总能量90%左右）和散射辐射（也称天空辐射）两部分构成，辐射的强度和分布也有所改变。
二．各种射线的范围各种射线的范围划分不可能很严格，但为了在测试时有统一约定，各国制定标准时对射线范围作了规定，如中国国家标准GB/T2680-94对建筑玻璃有关参数测定时的波长范围规定如下：1.紫外区：280～380nm2.可见区：380～780nm3.太阳光区：350～1800nm4.远红外区：4.5～25µm(1µm=1000nm)（近红外1∽2.5µm，中红外3∽2.5µm，远红外8∽2.5µm）太阳辐射光谱、穿过大气层、5250℃黑体光谱、海平面上的辐射。
光谱辐照度（w/m2/nm）、光谱长度(nm)。
三．光学性质中常用的指标1）太阳辐射透射比(τe)太阳辐射透射比也称太阳辐射直接透射比（Transmittanc of Solar Radiation）或太阳辐射透过率, 即太阳辐射透射通量与入射辐射通量之比。
2）太阳辐射透射比（ρe）太阳辐射反射比也称太阳辐射直接反射比,(Reflectance of Solar Radiation)定义：太阳反射辐射通量与入射辐射通量之比。
3）太阳辐射吸收比（αe）也称太阳辐射直接吸收比（Absorptance of Solar Radiation）,定义：太阳吸收辐射通量与入射辐射通量之比。
光学玻璃与普通玻璃的区别
光学玻璃和普通玻璃的区别光学玻璃具有高度的透明性,物理及化学上的高度均匀性以及特定和精确的光学系数.<---->光学玻璃物理特性<---->1 :折射率（ND）玻璃的折射率是以钠元素的特征谱线D=589.3nm测定的，以ND表示。
2: 比重(s)用流体静力学称量法测定玻璃的比重。
3: 色度值（x,y,Y）依据国际照明委员会（CIE）1931年和1964年规定的方法，测定出在A和D65标准光源照明下玻璃的色度值。
4 :热特性5: 当玻璃温度升高1℃其长度相对变化率。
本目录所列膨胀系数α，均为20℃~ 30℃温度范围内的平均值。
6: 转变温度（Tg）当玻璃的膨账量发生骤变时，所对应的温度即为试样的转变温度。
此温度时玻璃的粘度近于10 13帕.秒。
7: 软化温度（Ts）当玻璃的物理性质发生急剧变化，其膨账量也趋近于零时的温度，即为玻璃的软化温度，这时玻璃的粘度趋近于10 11帕.秒。
8:色温变换能力（V）色温玻璃由升色温和降色温两类玻璃玻璃组成，其变换能力以密勒德(Mired)值来表示。
升色温玻璃呈蓝色，牌号为SSB，具有负密勒德值。
降色温玻璃呈琥珀色，其密勒德为正值。
色温玻璃的序号是依据密勒德值来排列的。
例如SSB130表示由3200K升至5400K,其变换能力为负130Mired值的升色温玻璃。
SJB130表示由5400K降至3200K，其变换能力为正130Mired的降色温玻璃。
<---->光学玻璃光谱特性<---->根据有色光学玻璃的光谱特性，可分三大类2.1 截止型玻璃玻璃的光谱曲线见图1.它们的光谱特性指标以透过界限波长λtj透过界限允许偏差，规定波长的透射比Tλo和曲斜率K等来表示。
透过界限波长是指在规定玻璃厚度时，把光谱透射比曲线上规定波长的透射比（Tλo）50%处的波长定为透过界限波长，并以λtj表示。
Tλo表示规定波长的透射比，是指光谱曲线上，规定某一波长λo所对应的透射比，也是曲线上高透射比。
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（3）受着色离子配位状态、价态的影响
（4）受温度的影响
温度升高，着色离子至配位体中心较 远，导致有效电场强度下降，吸收带 往长波方向移动
9.2.5
常见的离子着色
钛（Ti） 钒（V） 铬（Cr） 锰（Mn） 铁（Fe） 钴（Co） 镍（Ni） 铜（Cu） 铈（Ce） 钕（Nd）
Co2+
Cu2+
混合离子着色规律
两种着色离子的综合效果可以从它们的吸收曲线的迭加(包括互相加强和互
相抵消)中推测得知。这规律也适用于红、橙、黄等各种着色离子，并适用 于硫和硒的着色。
但是Cr和Mn，Fe和Mn的混合的情况与此不同。
Cr和Mn的混合色
少量的K2Cr2O7和MnO2混和使用，由于Cr6+保持了Mn3+的高价 状态，因此能大大加强玻璃的紫色。但是，当进一步增加Cr的用量时， 则玻璃带有显著的灰色色调。把Cr3+和Mn3+的吸收曲线迭加起来，就 几乎把整个可见光范围的光波全部吸收了。在这种情况下，混合失去 了意义。然而利用这种原理可以制造黑色和黑色透红外玻璃。
2. 18 或18+2电子壳阳离子：这类离子的电子层结构也相当稳定， 离子价态、配位体的电场强度和对称性。 但不及惰性气体型离子。它们的特点是极化率大(易被极化)、变价、 按电子层结构与光的吸收关系可分为三种： 吸收紫外线。离子本身无色，但其化合物可能有色 (如硫化物、硒 化物等)。在玻璃中一般较容易还原为金属状态。
Mn3+
Mn2+
9.2.6 离子的混合着色
Co和Cu的混合色
把Co2+ 和Cu2+ 的ε-λ曲线进行对比可以看出，Co能消除Cu的绿色成分(近 500nm处)，而Cu能消除Co的红色成分(650nm以上)。结果，两者的配合可得 出浅蓝到淡青之间的色调，清新而朴实，特别是Co用量不多时收效尤佳。
9.2.6 离子的混合着色
Ce和Ti的混合色（金黄色）
（1）保持一种着色剂含量不变，增加另一种着色剂含量时，光 谱的吸收极限向长波方向移动，使色泽加深。
（2）玻璃基质中碱金属、碱土金属半径增大，着色离子的吸收 极限向长波方向移动，着色加深。 （3）还原气氛下熔制，离子趋向形成低价位，有效电场强度降 低，吸收带往长波方向移动，着色加深。 （4）注意避免晶化。
不含着色剂的玻璃，在可见光区（390 ～ 770nm ）， 1400nm 2700nm 近红外波段几乎没有吸收
－
在2700nm处的吸收 —— OH 分子、离子、原子基团的共振 —— 红外吸收 电子的共振 —— 紫外吸收 红外吸
紫外吸 收极限 193nm 收极限 5000nm
4250nm
第9章 玻璃的着色和脱色
颗粒的体积
入射光波长
观测点的距离 （样品厚度）
8.3.3
吸收和透过
吸收： 1. 随玻璃的厚度增加，吸收增加； 2. 若玻璃对不同波长的光吸收不相等，则玻璃呈现颜 色。 3. 含着色剂的颜色玻璃的吸收——兰别尔定律
I I 0e
al
I0
cl
着色剂的浓度
着色剂的吸收系数
8.4
玻璃的红外和紫外吸收
2. 第四周期过渡金属离子着色
Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu在周期表中组成了第一系列(第四周期)过渡 金属离子，在最大容量为10个电子的3d轨道中，只有1~9个电子、因此可以在3d轨道 中跃迁(称为d-d跃迁)，在可见光区产生选择性吸收，从而使玻璃着色。 这类离子(除Co、Ni外)，在玻璃中都是可变价的。不同的价态表现不同的颜色和光谱 特性。在玻璃结构中，着色离子周围氧离子的配位场对光谱特性有重要作用。
从上述三种阳离子类型的特点，可以得出如下规律：
⑴ 最外层(或次外层)上含有未配对电子或“轨道”部分填充者， 电子容易在3d或4f“轨道”中发生跃迁，因此都是有色的。 ⑵ 最外层(或次外层)上的电子都已配对(包括全充满、全空)或 半充满者，都是无色的(或着色很弱)。
⑶ 在玻璃中凡是变价的阳离子，由于金属阳离子与周围氧离子 之间有电荷迁移，产生荷移吸收，因此在紫外或近紫外区有强 烈的吸收。
玻璃的折射率与入射波长的关系——色散
玻璃的折射率随入射光波长不同而不同的现象。 光波频率与电子本征频率一致——共振——吸收效 应频率的光波能量——引起折射率增大
折射率随波长减小而增大，当波长变短时折射率的 变化更迅速的色散现象，为正常色散
8.1.3
玻璃折射率与温度、热历史的关系
温度升高 热历史
1. 玻璃受热膨胀 ——折射率减小 冷却速度
2. 阳离子对氧离子作用减小，极化率增加 ——折射 保温温度 3. 率增加 极限冷却和保温温度对趋向平衡折射率达速度的影
3. 响 电子的本征频率随温度升高而减小，吸收能量带 朝低频方向移动—来自可见光区的折射率增大8.2
玻璃的光学常数
- nc）
主折射率（546.1nm入射光的折射率）
9.2.4
离子着色理论
影响吸收带波长位置的因素
外来阳离子场强越大，则氧离子被其极化增大，对着色离子的有效电场减 弱，能级分裂减小，吸收带往长波方向移动； 四配位：有效电场中心距离配位体较远， （1）同一价态的着色离子的吸收带位置，主要取决于氧离子配 因此能级分裂后能量差较小，吸收带较六配位 阳离子半径较大时，因氧离子对其屏蔽不完全，使阳离子部分正电场进 位场的强度。配位场强越大，能级分裂越大，吸收带往短波方 的往长波方向移动。 入着色离子配位场中，消耗了部分氧离子对着色离子的有效电场，因此，使 吸收带向长波方向移动 同一着色离子，价态增加时，有效电场强 向移动。 度大，所以能级分裂后能量差较大，吸收带往 短波方向移动。 （2）受阳离子场强、半径的影响
9.2.6 离子的混合着色
Mn和Co的混合色
（1）Mn3+ 和Co2+ 的ε-λ曲线有一个共同点，就是两头低中间高。这就决定 了Mn和Co的搭配导致紫和蓝之间的种种色调(红+蓝=紫)。
（2）Co2+的ε值大，曲线陡峭，峰和谷差距大，就是说Co2+的着色能力比 Mn3+强。因此，配合时应当Co少而Mn多。 （3）由于Co2+不需要氧化(即无还原作用)因此对于高价Mn (Mn3+)的存在影 响不大。按照Co2+的本性，蓝色之中总是带有紫色色调(从其ε-λ曲线可以看 出)。Mn3+的加入由于其中一部分会转为Mn2+ (在受热情况下Mn2O3的分解) 而Mn2+的ε-λ曲线吸收紫色较多，吸收蓝色少。因此，适量的Mn2+能增加 Co2+的蓝色色调。但当Mn3+存在量很大时，则反过来，对蓝色的吸收多于 紫色和红色。
9.1
玻璃的着色机理
玻璃着色基本原理——对光的吸收和散射
对于可见光区来说：
玻璃对光的吸收是由于原子中的电子受 到光能的激发，从能量较低的基态跃迁到能 量较高的激发态。
离子着色、硫系化合物着色、金属胶体着色
9.2
离子着色
惰性气体型阳离子：电子层结构稳定，不变价 1. —— 无色、不吸 过渡金属离子的价电子在不同能级间的跃迁， 收紫外线，其中Ce4+例外。它虽属惰性气体型阳离子，但在玻璃中 引起对可见光的选择性吸收。 变价，强烈地吸收紫外线。
Cu和Cr的混合色
这两种着色离子的共同点是500nm附近的吸收少，因它们的共同强调 的是绿色。另一方面，Cr的吸收曲线在500nm以下突然升高(Cr6+离子更为 显著)，而在黄光部分却透过很大（p159图9－20）。 增加Cr的用量，则混合的绿色向黄色色调发展；反之增加Cu的用量， 则混合色向蓝色色调发展。若以CuO：Cr2O3=1.5：1为中心(纯绿)，适当 调配Cu和Cr的比例，可以得出由黄绿到蓝绿的全部色调。
平均色散（主色散）（nF
部分色散（nd
- nD）、 （nD - nc）、 （nG - ng）、 （nF - nc）等
色散系数（阿贝数）
nD 1 nF nc
相对部分色散：不同光谱区的色散与主色散的比值，
例如（ nd - nD ）/（ nF - nc ）等
8.3
反射、散射、吸收、透过 8.3.1 反射
3. 稀土金属离子着色
稀土族(或镧系)是属于内过渡元素，它们之间的化学性质非常类 似。稀土元素是颜色玻璃的优良着色剂，它的特点是着色稳定， 颜色鲜艳优美。
稀土元素的4f轨道的电子是部分填充的，容易产生f-f跃迁而引起 稀土元素的电子能级和谱线比一般元素更多种多样，它们可以吸收
光吸收，使玻璃着色。 或发射从紫外，可见到红外区的各种波长的电磁辐射。稀士元素也 是良好的荧光和激光物质。 但4f亚层为(5S2)(5P6)电子壳所屏蔽，使4f亚层受邻近其它原子 的势场(配位场 )影响较小。因此镧系元素在玻璃中(或化合物中) ⑴ 具有f0， f14结构的La3+和Lu3+在200~100nm区城无吸收，故无 的吸收光谱，基本保持自由离子的线状光谱。 色。 由于谱线位置的移动，吸收光谱由气态自由离子的线状光谱转变 ⑵ 具有f7、f1、f6、f8的离子吸收峰全部或极大部分在紫外区，具 为化合物或溶液(玻璃)中的带状光谱。 有f13的离子吸收峰在红外区，所以都无色。 ⑶ 具有fx和f14-x的离子的颜色基本一样。
9.2.4
离子着色理论
在游离氧较少的酸性玻璃中，离 影响离子价态和光谱特性的因素 子趋向形成低价位和高配位；而在 碱性玻璃中，则趋向形成高价位， 熔制温度越高、熔制时间越长， 低配位。 越有利于高价氧化物的分解，使离 （1）玻璃的基础成分 子从高价转向低价。