Оптические свойства листовых стекол

 

Применительно к листовым стеклам наибольшее значение и имеют два из них: коэффициент светопропускания и двойное лучепреломление.

Коэффициент светопропускания Т, определенный как отношение интенсивности светового потока, прошедшего через образец стекла, к интенсивности вошедшего в него светового потока

  Т = І _пр / І _о,

  всегда меньше единицы, поскольку некоторая часть исходного светового потока отражается от поверхностей листа, другая же поглощается стеклом. Существует связь между коэффициентом отражения R падающего нормально луча света от границы раздела воздух – стекло и коэффициентом преломления п стекла, выражаемая соотношением

.

Тогда для ЛС, имеющего п _ср» 1,515, коэффициент отражения от одной поверхности раздела составит

 (4%),

а от обеих поверхностей – 8%.

Таким образом, светопропускание стекла даже без учета поглощаемой им доли светового потока, близко к значению 92%. Поглощение света стеклами связано с присутствием в их составе элементов с переменной валентностью, способных избирательно поглощать лучи с определенной длиной волны, что в итоге приводит к окрашиванию стекла. Доля поглощенного светового потока зависит от типа и содержания подобных красящих компонентов, а также от толщины стекла. Величина коэффициента поглощения А бесцветного листового стекла определяется в основном наличием в его составе оксидов железа, попадающих туда в качестве нежелательной примеси с сырьем в ходе подготовки шихты и исходных материалов, а также в период варки (из огнеупоров). В стекле всегда присутствуют обе валентные формы железа: Fe⁺² и Fe⁺³, соотношение между ними зависит от условий варки, окислительно-восстановительного потенциала шихты, состава стекол и др. Ионы Fe⁺² поглощают в области около 600 нм (желтые и красные) и окрашивают стекло в голубые тона, а ионы Fe⁺³ – поглощают излучение с длиной волны около 500 нм (синие и фиолетовые), благодаря чему придают желто-бурую окраску стеклу. Следует иметь в виду, что интенсивность поглощения светового излучения ионами Fe⁺² на порядок (в 10 раз) выше, чем у Fe⁺³. Таким образом, при проведении варки листовых стекол необходимо создавать условия, чтобы равновесие реакции 2 Fe²⁺ О + ¹/₂О₂ Û Fe³⁺ ₂ О₃ в максимальной степени было сдвинуто вправо. По мере того как концентрация Fe₂О₃ растет относительно FeО (при их общем содержании), окраска стекла изменяется от синевато-зеленой к зеленоватой и желтовато-зеленой, при одновременном возрастании коэффициента пропускания видимого света.

FeО является также интенсивным поглотителем инфракрасного (теплового) излучения в стеклах. При достаточно большом соотношении FeО / Fe₂О₃ проникновение тепловой энергии в стекломассу, например при варке, сильно ограничивается, что затрудняет получение химически и термически однородного стекла.

Таким образом количество поглощаемого бесцветным стеклом видимого излучения, а также его цвета определяется степенью МОК загрязненности d - и f -элементами, и прежде всего оксидами железа.

Коэффициент пропускания света Т для листового стекла, содер-жащего около 0,1% оксидов железа (в пересчете на Fe₂О₃), составляет при толщине 1,5 мм – 91%; 4 мм – 88%; 8 мм – 83%. Современные «просветленные» листовые стекла при толщине 4 мм имеют значение Т около 92%.