Оптически прозрачные

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА - уменьшение интенсивности световой волны при её распространении в среде вследствие взаимодействия с частицами среды. Количеств, хар-ки П.с.- коэфф. поглощения и показатель поглощения (см. Поглощение волн, Бугера - Ламберта - Бера закон). П.с. («истинное поглощение») не следует смешивать с явлением уменьшения энергии проходящей световой волны в оптически неоднородной среде вследствие рассеяния света. Спектр П.с. зависит от хим. природы и агрегатного состояния в-ва. Избирательным (селективным) П.с. объясняется окраска р^ров красителей и минералов. П.с. используется для изучения строения в-ва, хим. анализа (т.н. аб-сорбц. спектр, анализ).

ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА — явление уменьшения энергии световой волны при её распространении в вещестне, происходящее вследствие преобразования энергии волны во внутр. энергию вещества или в энергию вторичного излучения, имеющего иной спектральный состав и иные направления распространения (см. Фотолюминесценция). П. с. («истинное поглощение») не следует смешивать с явлением уменьшения энергии проходящей световой волны в оптически неоднородной среде вследствие рассеяния света. П. с. описывается Бугера — Ламберта —-Бера законом. Спектр П. с. зависит от хим. природы и агрегатного состояния вещества. Избирательным (селективным) П. с. объясняется окраска р-ров

РАССЕЯНИЕ СВЕТА — преобразование света веществом, сопровождающееся изменением направления его распространения и проявляющееся как несобств. свечение вещества. Несобств. свечение обусловлено вынужденными колебаниями электронов в атомах рассеивающей среды, возникающими под действием падающего света. Р. с. происходит при его распространении в оптически неоднородной среде, показатель преломления к-рой нерегулярно изменяется от точки к точке среды за счёт флуктуации плотности (молекулярное Р. с.) или присутствия в среде инородных малых частиц (Р. с. в мутной среде). Р. с. обусловлен цвет неба и состояние видимости в атмосфере. Р. с. используют для изучения строения вещества, измерения мутности сред (нефелометрия), в астрофиз. исследованиях, для контроля технологич. процессов и т. д. См. также Комбинационное рассеяние света, Комптона явление.

Возникновение вторичных электромагнитных волн в веществе приводит также к процессу рассеяния излучения материальной средой. При этом если молекулы среды равномерно распределены по объему, а расстояние между молекулами намного меньше длины волны, то излучение вторичных волн по различным направлениям должно полностью исчезать. Однако если среда является оптически неоднородной, то полного исчезновения вторичных волн вследствие их взаимной интерференции не происходит и возникает процесс рассеяния электромагнитной энергии проходящей волны по различным направлениям. Причины возникновения оптической неоднородности среды могут быть различными. В абсолютно чистой среде оптические неоднородности могут возникать за счет флюктуации плотности вещества. В мутных средах (коллоидные растворы, суспензии, эмульсии и пр.) оптическая неоднородность нарушается за счет присутствия частиц с отличающимися оптическими свойствами.

При прохождении излучения через идеальную оптически однородную среду ослабление излучения связано лишь с поглощением энергии в объеме среды. Если среда является оптически неоднородной, то наряду с ослаблением вследствие поглощения всегда имеет место также и ослабление вследствие рассеяния. На практике, обычно, мы всегда имеем дело с оптически неоднородными, или мутными средами.

дан вид источника света и его изображения в направлении оптической оси. До сих пор, пока пространство, через которое проходят лучи, однородно, плоскость изображения S' освещена равномерно. Освещенность ее пропорциональна ширине пучка лучей а, проходящей над кромкой ножа. Предположим, что на пути лучей находится область S, плотность которой отличается от плотности окружающей среды. Такая область делает среду оптически неоднородной. Изменение плотности в каком-либо месте среды изменяет показатель преломления, что в свою очередь сказывается на распространении лучей света в среде.

Пусть какая-то часть оптически неоднородной среды отклоняет проходящие через нее лучи света вниз. Эти лучи попадут на нож и будут задержаны им. В плоскости изображения появится темная зона — «изображение» данной части оптической неоднородности. Если лучи отклоняются оптической неоднородностью вверх, то они пройдут мимо ножа. В плоскости изображения появится зона, освещенность которой больше освещенности основного фона.

Таким образом, тепдерограмма оптически неоднородной среды — это совокупность различно освещенных зон на равномерном «сером» фоне, соответствующем невозмущенному полю. Фронт пламени, акустические и ударные волны, детонационная волна — все это области, плотность которых отличается от плотности окружающей среды, т. е. с оптической точки зрения — оптические неоднородности, которые можно сделать видимыми при съемке методом Теплера. Если визуализация несамосветящихся деталей процесса не представляет трудностей, для того чтобы получить теплерограм-му ярко светящегося процесса, следует принять меры, чтобы собственное свечение объекта исследования не регистрировалось светочувствительным материалом, на который ведется съемка. В том случае, когда спектры излучения объекта исследования и источника света лежат в различных областях, для того чтобы ослабить влияние света, идущего от объекта исследования, можно использовать фильтры в сочетании с фотографическим материалом, максимум чувствительности которого лежит в той же области спектра, что и изучение источника света. Однако не всегда удается таким

системы разноцветных узких полос, плотно прилегающих одна к другой (при съемке с линейным источником света), либо системы колец разного цвета (при съемке с точечным источником света). Общий вид решеток дан на рис. 2 я, б. В зависимости от характера объекта исследования ширина элемента решетки может меняться от долей миллиметра до нескольких миллиметров. Как показали наши опыты, решетки, изготовленные фотографическим путем, не обеспечивают удовлетворительного цветоразделения. Удобным материалом для изготовления решеток являются пленочные фильтры. Несложные приспособления позволяют штамповать из них полосы или кольца любых размеров. Решетка устанавливается вместо ножа таким образом, чтобы лучи света, проходящие через однородную среду, строили изображение источника света в центральной части решетки. Проходя через оптические неоднородности среды, лучи отклоняются на тот или иной угол, строя изображение источника света на других элементах решетки. В плоскости изображения появляется многоцветная картина — цветная тепле-рограмма оптически неоднородной среды. ;

Теневые методы (или шлирен-методы) основаны на отклонении луча света при прохождении оптически неоднородной среды в сторону большей плотности. В общем случае радиус кривизны светового луча R связан с градиентом показателя преломления п соотношением

Значение угла е^ на выходе из оптически неоднородной области толщиной L определяется интегрированием (6.14) по криволинейному пути хода луча

Многие оптически прозрачные материалы (стекло, полимеры, кристаллы), изотропные в обычных условиях, становятся анизотропными после механического нагружения. При прохождении света в них возникает двойное лучепреломление, величина которого характеризует степень напряженного состояния контролируемого объекта.

Литиевые ситаллы отличаются низким коэффициентом термического расширения (к. т. р.) и, следовательно, высокой термостойкостью. Кристаллизацию их можно вести таким образом, что размер вырастающих кристаллов остается малым по сравнению с длиной волны видимого света. Такие ситаллы содержат большое количество кристаллической фазы, имеют к. т. р, близкий к нулю, и в то же время остаются оптически прозрачными. Основной кристаллической фазой в них является (5-эвкриптит, который при температуре выше 800° С переходит в р-сподумен с потерей прозрачности ситалла. Это ограничивает рабочие температуры этих ситаллов. Катализирующие добавки слегка окрашивают ситаллы в желто-коричневый цвет. Разработаны оптически прозрачные бесцветные ситаллы, а также ситаллы, имеющие рабочую температуру до 950° С. Оптически прозрачные ситаллы могут применяться в качестве смотровых и защитных окон высокотемпературных аппаратов и машин, работающих в условиях резко переменных температурных нагрузок, в оптических приборах (С15_12)-

Широкое применение найдут лазеры в научных исследованиях. Важной областью явится использование перестраиваемых по частоте лазеров для спектральных исследований с высокой чувствительностью и разрешающей способностью. Наличие мощных непрерывных и импульсных лазеров позволит более совершенно провести исследования в области взаимодействия излучения с непрозрачными средами, изучить нелинейные эффекты, возникающие при прохождении интенсивного лазерного излучения через оптически прозрачные среды.

Установки для пайки световым лучом. Концентрированный нагрев сфокусированной лучистой энергией имеет ряд преимуществ, основными из которых являются бесконтактный подвод энергии к изделиям за счет удаления источника от объекта нагрева, возможность передачи энергии через оптически прозрачные оболочки как в контролируемой среде, так и в вакууме, и, что особенно важно для процессов пайки, нагрев различных материалов происходит независимо от их электрических, магнитных и других свойств с широкими пределами регулирования и управления параметрами процесса.

По применению пластмассы можно подразделить на силовые (конструкционные, фрикционные и антифрикционные, электроизоляционные) и несиловые (оптически прозрачные, химически стойкие, электроизоляционные, теплоизоляционные, декоративные, уплотнительные, вспомогательные). Однако это деление условно, так как одна и та же пластмасса может обладать разными свойствами.

По применению пластмассы можно подразделить на конструкционные общего и специального (фрикционные и антифрикционные, уплот-нительные, тепло- и электроизоляционные, химически стойкие, декоративные и др.) назначения и с особыми физико-химическими свойствами (например, оптически прозрачные). Однако это деление условно, так как одна и та же пластмасса может обладать разными свойствами.

• условиям эксплуатации клеевого соединения (общего назначения, высокопрочные, водостойкие, коррозионностойкие, масло-, бензино- и растворителестойкие, светостойкие, температуростойкие, электро- и теплопроводные, электроизоляционные, вакуум-плотные, оптически прозрачные и др. специального назначения).

Пайка световыми л у ч а м и. При пайке световым лучом с помощью ламп обеспечивается нагрев с малой тепловой инерционностью. Так, для кварцевой лампы время достижения номинального энергетического потока с момента ее включения составляет 0,6 с. Достоинством нагрева световыми лучами является бесконтактный подвод энергии, в том числе через оптически прозрачные стенки. С их помощью можно паять на воздухе, в инертной среде, вакууме, а также нагревать магнитные и немагнитные материалы, в широких пределах регулировать температуру нагрева, визуально наблюдать за процессом пайки. В зависимости от типа лампы, ее мощности, подводимого к ней напряжения может быть получена температура от 1980 до 2930 °С.

Определение внутренних напряжений в материалах. Многие оптически прозрачные материалы (стекло, полимеры, кристаллы), изотропные в обычных условиях, становятся анизотропными после механического нагружения. При прохождении света в них возникает двойное лучепреломление, величина которого характеризует степень напряженного состояния контролируемого объекта.

Литиевые ситаллы отличаются низким коэффициентом термического расширения (к. т. р.) и, следовательно, высокой термостойкостью. Кристаллизацию их можно вести таким образом, что размер вырастающих кристаллов остается малым по сравнению с длиной волны видимого света. Такие ситаллы содержат большое количество кристаллической фазы, имеют к. т. р, близкий к нулю, и в то же время остаются оптически прозрачными. Основной кристаллической фазой в них является Р-эвкриптит, который при температуре выше 800° С переходит в Р-сподумен с потерей прозрачности ситалла. Это ограничивает рабочие температуры этих ситаллов. Катализирующие добавки слегка окрашивают ситаллы в желто-коричневый цвет. Разработаны оптически прозрачные бесцветные ситаллы, а также ситаллы, имеющие рабочую температуру до 950° С. Оптически прозрачные ситаллы могут применяться в качестве смотровых и защитных окон высокотемпературных аппаратов и машин, работающих в условиях резко переменных температурных нагрузок, в оптических приборах (C15_i2)-