透光和导光材料资料

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第八章
2. 光密度 D
D lg D lg 1 T
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3. 内透射率θ 内透射率 θ 所表示光线 在透过介质时，只考虑吸收 不考虑反射的特征值。
I 0 (1 R)e l I 0 (1 R) e l T (1 R) 2
1 (1 R ) 2 e al a l lg e 2 lg(1 R ) 0.4 3 4 a l Dr
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2. 高聚物材料 另一类透光材料，发展较快，主要有聚甲基丙烯酸 甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯丙烯腈共聚体、聚 甲基异戍二烯、透明聚酰胺等。 高聚物透光材料的优点：重量轻、成本低、制造工 艺简单、不易破碎。 高聚物透光材料的缺点：折射率范围窄，热胀系数、 双折射和色散大，耐热、耐磨、硬度、耐湿和抗化学性 能差。 高聚物材料材料的透射率已达到 90 ％左右，有的原 来透射率不太高的树脂也已经制出透射率达到 90％的产 品，正逐步应用于各种光学仪器以及其他用途上。
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§8.1 透光材料
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一、透光材料的特征值 1. 透射率 T 透射率 T 为透射光强 IT 与入射光强I0 之比T=IT/I0， 也称透光率。 入射光强Io，射入介质 的光强为(1-R)Io，反射掉 部分光强为IoR。
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射入介质的光在穿过介质时 被吸收一部分后，达到介质另一 面的光强为: Io(1-R)e-al 又被反射回介质内的光强为: IoR(1-R) e-al 最后透射出介质的光强: IT ＝Io(1-R)2e-al 透射率T为: T=(1-R)2e-al 试中，α 吸收系数；l介质长度。 一般取介质长度为1Omm的值作为标准。
Dr 2 lg(1 R )
Dr为反射修正值。 光密度的物理意义：吸收 (0.434αl)和反射 (Dr)两部分损 失之和。
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吸收系数越大时，θ 值就越小，材料的透光性 能就越不好。
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υ D －平均色散系数，也称 阿贝数；（数值越小色散现象 越厉害） nF － 材 料 对 标 准 谱 线 F(λ =4861.3Å) 的折射率； nC － 材 料 对 标 准 谱 线 C(λ =6562.7Å) 的折射率； nD － 材 料 对 标 准 谱 线 D(λ =5892.9Å) 的折射率。 nF-nC －平均色散，也称中 部色散。
4. 平均色散系数υ D 透光材料中光学玻璃通常 按折射率 nD 和平均色散系数 υ D 两个光学常数进行分类。 平均色散系数的表示为:
nD 1 D n F nC
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二、透光材料的种类 透可见光的材料常用的有玻璃和高聚物两大类。 1. 玻璃材料 玻璃材料的优点：透射率最高 ( 可高达 98 ％以上 ) ， 折射率范围大(1.44～1.94)，色散系数范围大(υD= 20～90) 光学稳定性好，耐磨损。 玻璃材料的缺点：密度大(2.27～6.26g/cm3)，耐冲击 强度低，加工困难，制造周期长。 目前玻璃是制造各种光学元件特别是高、精光学元 件的主要的材料，各种经过特殊加工的玻璃也广泛用于 其他用途。
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3.防弹玻璃
防弹玻璃是由玻璃 透光材料或高聚物 透光塑料经特殊加 工得到的一种复合 型材料。它具有普 通玻璃的外观和传 送光的行为，对小 型武器的射击可以 提供一定的保护， 根据用途有的防弹 玻璃还具备防爆功 能的。
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二、比较新的透光材料 （一）透光高聚物 1. 高折射率高聚物透光材料
高折射率的聚合物，特别是密度较低的，其色散往往较大。
2.低折射率高聚物透光材料
含氟的透光聚合物折射率是透光高聚物中最低的，且具有良 好的色散性、耐热性和耐腐蚀性。
3. 低双折射透光高聚物
透光高聚物的双折射来源于高聚物加工成形时的取向所产生的 折射率各向异性。
4. 耐热的透光高聚物
在透光聚合物分子中引入耐热单体、大的侧基和提高交联度都 可以提高其耐热性。
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5. 硬度高的透光高聚物
提高透光高聚物的硬度的主要方法是提高交联度。交联型含有氨 基甲酸酯官能团树脂的铅笔硬度可达 5H～9H。但交联太高，刚性也增 大。 6. 高吸水率透光高聚物 随着隐形眼镜等接触透镜的实用化，要求高吸水率透光聚合物。 常用单体MMA、HEMA、乙烯基吡咯烷酮等。
4. 通过钢化炉（物理钢化）后的建筑用的平板玻璃，一般都 会有变形，变形程度由设备与技术人员工艺决定。在一定程 度上，影响了装饰效果。
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2.聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）
又叫有机玻璃，俗称亚克力。有极好的透光性 能，机械强度较高，有一定的耐热耐寒性，耐 腐蚀，绝缘性能良好，尺寸稳定，易于成型， 可作要求有一定强度的透明结构件，广泛应用 于门窗、灯箱、铭牌等，且正常使用对人体几 乎没有危害，所以也用于制作各种生活用品， 如家具、卫浴设备、工艺品。它的缺点是质地 较脆，易溶于有机溶剂，表面硬度不够，容易 擦毛。
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二、透光材料的应用举例 1.钢化玻璃 优点： 第一是强度较之普通玻璃提
高数倍，抗弯。第二是使用安全，其 承载能力增大改善了易碎性质，即使 钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片， 对人体的伤害极大地降低了。且一般 可承受 250 度以上的温差变化，对防 止热炸裂有明显的效果。 平钢化、弯钢化玻璃属于安全玻璃。 广泛应用于高层建筑门窗、玻璃幕墙 、室内隔断玻璃、采光顶棚、观光电 梯通道、家具、玻璃护栏等。
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钢化玻璃的缺点：
1 .钢化后的玻璃不能再进行切割和加工， 只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要的 形状，再进行钢化处理。 2 .钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是 钢化玻璃有自爆（自己破裂）的可能性， 普通玻璃不存在自爆的可能性。 3 .钢化玻璃的表面会存在凹凸不平的现象 （风斑），有轻微的厚度变薄。