玻璃视镜的组成与折射率的关系

新闻发布时间：2013-5-10新闻浏览次数：2744新闻作者：锦泰特种玻璃

当光照射到玻璃视镜时，一般产生反射、透过和吸收。这三种基本性质与折射率有关。视镜玻璃的折射率可以理解为电磁波在玻璃中传播速度的降低，玻璃视镜的组成与折射率的关系非常密切。
玻璃视镜折射率决定于玻璃内部离子的极化率和玻璃的密度。玻璃内部各离子的极化率（即变形性）越大，当光波通过后被吸收的能量也越大，传播速度降低也越大，则其折射率也越大。另外，玻璃的密度越大，光在玻璃中的传播速度也越慢，其折射率也越大。
分子折射度越大，玻璃折射率越大；分子体积越大，则玻璃折射率越小。
视镜玻璃的分子体积标志着结构的紧密程度。它决定于结构网络的体积以及网络外空隙的填充程度。它们都与组成玻璃各种阳离子半径的大小有关。对原子价相同的氧化物来说，其阳离子半径越大，玻璃的分子体积越大（对网络离子是增加体积，对网络外离子是扩充网络）。
玻璃视镜的折射度是各组成离子极化程度的总和。阳离子极化率决定于离子半径以及外电子层的结构。原子价相同的阳离子其半径越大，则极化率越高。而外层含有惰性电子对（如Pb2+、Bi3+等）或18电子结构（Zn2+、Cd2+、Hg2+等）的阳离子比惰性气体电子层结构的离子有较大的极化率。此外离子极化率还受其周围离子极化的影响，这对阴离子尤为显著。氧离子与其周围阳离子之间的键力越大，则氧离子的外层电子被固定得越牢固，其极化率越小。因此当阳离子半径增大时不仅其本身的极化率上升而且也提高了氧离子的极化率，因而促使玻璃分子折射度迅速上升。
由于当原子价相同的阳离子半径增加时分子体积与分子折射度同时上升，前者降低玻璃视镜的折射率，而后者使之增高，故视镜玻璃折射率与离子半径之间不存在直线关系，当原子价相同时，阳离子半径小的氧化物和半径大的氧化物都具有较大的折射率，而离子半径居中的氧化物在同族氧化物中具有较低的折射率。这是因为离子半径小的氧化物对降低分子体积起主要作用而离子半径大的氧化物则对提高极化率起主要作用。综合这两种效果，故视镜玻璃的折射率与离子半径之间呈“马鞍形”。
Si4+、B3+、P5+ 等网络形成体离子，由于本身半径小，电价高，它们不易受外加电场的作用而极化。不仅如此，它们还紧紧束缚周围的O2-离子的电子云，使O2-离子不易受外电场的作用而极化。鉴于上述原因，网络形成离子对玻璃视镜折射率起降低作用。例如在石英视镜玻璃中除了Si4+离子属于网络形成离子外，其余的都是桥氧离子，这两种离子的极化率都很低，因此石英视镜玻璃的折射率很小，仅为1.4589。受外电场作用而变形的O2-离子，主要是非桥氧，一般说非桥氧越多，折射率越高。通常提高碱金属氧化物的含量，可使非桥氧的数量增多，玻璃的折射率即增大。
氟离子的可极化性低于氧离子，F-的分子折射度（2.4）低于O2-的分子折射度（7.0）。因此含有氟化物的视镜玻璃具有很低的折射率。