Главная » Глазные болезни » Большая энциклопедия нефти и газа. Справочная информация по материалам применяемым в очковой оптике. Пластиковые, металлические оправы. Минеральные и органические линзы.

Большая энциклопедия нефти и газа. Справочная информация по материалам применяемым в очковой оптике. Пластиковые, металлические оправы. Минеральные и органические линзы.

8 апреля 2011

Сегодня ацетат целлюлозы – один из самых востребованных материалов на оптическом рынке, оправы и солнцезащитные очки из него с удовольствием носят самые модные люди планеты. Однако так было не всегда…

Ацетат целлюлозы (ацетилцеллюлоза) - ацетатные волокна - искусственные волокна, формуемые из растворов триацетата целлюлозы (триацетатное волокно) и продукта его частичного омыления (собственно ацетатные волокна). Мягкие, эластичные, мало сминаются, пропускают ультрафиолетовые лучи; недостатки: невысокая прочность, низкая термо- и износостойкость, значительная электризуемость. Применяются главным образом в производстве изделий народного потребления, например белья. Мировое производство около 610 тыс. т.

Ацетат целлюлозы для литьевых и фрезерованных оправ

Если немного упростить, то можно сказать, что ацетат целлюлозы вырабатывается в результате воздействия на очищенную целлюлозу, полученную из древесной массы или хлопка, уксусной кислотой. В зависимости от потребностей производства в настоящее время ацетат целлюлозы применяется в виде волокон, пленки, листов и гранул. В очковой оптике используются как листы (для изготовления фрезерованных оправ), так и гранулы (для литьевых оправ) ацетата целлюлозы. В последнее время большее распространение получили фрезерованные оправы, так как они предоставляют массу возможностей для дизайнеров с точки зрения цвета и формы. Кроме того, все оправы из ацетата целлюлозы легкие и приятные на ощупь. Важным преимуществом в наше время является и то, что они изготавливаются из сырья, способного к вторичной переработке; это дает некоторым компаниям возможность рассматривать их как экологичный товар. Тем не менее нельзя отрицать, что эти оправы менее прочны, чем металлические, к тому же они обладают слабой устойчивостью к химическим веществам и высокой температуре, склонностью к появлению трещин. Однако высокая степень комфорта, гипоаллергенность и стильный дизайн в глазах многих компенсируют эти не столь позитивные свойства.

От кинопленки к самолетам. Взгляд из-под очков

Различные источники называют разные даты изобретения ацетата целлюлозы. Судя по всему, впервые он был получен французским химиком Полем Шутценбергером (Paul Schutzenberger) в 1865 году в Германии, а запатентован только 29 лет спустя, в 1894 году, англичанами Чарльзом Кроссом (Charles Cross) и Эдвардом Беваном (Edward Bevan). Примерно в это же время было получено первое ацетатное волокно. Важным этапом в истории ацетата целлюлозы стал 1910 год, когда братья Камилл и Генри Дрейфусы (Camille and Henri Dreyfus) открыли в Базеле (Швейцария) фабрику по производству пленки из ацетата целлюлозы. Объем выпускаемой продукции составлял около 3 т в день. Пленка успешно продавалась во Франции и Германии, так как стала отличной альтернативой легковоспламенявшейся пленке из нитроцеллюлозы. Также по причине своей пожароустойчивости использовался и лак из ацетата целлюлозы - для покрытия крыльев и фюзеляжа самолетов. В 1913 году после ряда экспериментов братья сумели создать волокно и пряжу. Первый завод по производству тканей из ацетата целлюлозы появился в Великобритании незадолго до Первой мировой войны. Братья Дрейфусы продолжили распространение своего изобретения и в Соединенных Штатах Америки, где в 1924 году был открыт первый завод по производству одежды с использованием ацетатных волокон. Как все мы знаем, ацетат целлюлозы и сегодня активно применяется в текстильной промышленности, легко комбинируясь как с натуральными, так и с искусственными материалами. Но это уже другая история.

Mazzucchelli - крупнейший поставщик ацетата целлюлозв для производства оправ

Главным действующим лицом истории ацетата целлюлозы в оптике, несомненно, стала итальянская компания Mazzucchelli Spa. Она была основана в 1849 году на севере Италии, в городке Кастильоне Олона недалеко от Варезе, и вот уже более чем 150 лет остается семейным предприятием. Основатели компании Сантино Мадзукелли и его сын Помпео (Santino and Pompeo Mazzucchelli) начали с производства нитрата целлюлозы в виде листов, из которых изготавливались расчески, гребни, пуговицы и украшения для волос. В дальнейшем фирма расширила как ассортимент материалов, используемых в качестве сырья, так и список областей их применения. Можно сказать, что еще в XIX веке итальянским предпринимателям удалось создать компанию, которая и по настоящее время оказывает влияние на производство пластмасс в мировом масштабе. Сегодня она является крупнейшим в мире поставщиком ацетата целлюлозы в виде листов или гранул для самых разных компаний, производящих оправы, солнцезащитные очки, украшения и другие аксессуары. Необходимо отметить, что сама компания Mazzucchelli всегда рассматривала оптический рынок как один из наиболее важных для себя. В течение всех долгих лет своей истории она постоянно вела исследования по поиску новых технологий и разработке дизайна. В компании справедливо гордятся тем, что налаживание выпуска листов из ацетата целлюлозы, по своей расцветке воспроизводящих рисунок черепахового панциря, помогло резко уменьшить истребление живых черепах. В наши дни мастерство специалистов компании достигло такого совершенства, что многие говорят о том, что пластик от Mazzucchelli - сам по себе произведение искусства. Предприятие сотрудничает с ведущими оптическими дизайнерами, создавая для них эксклюзивные цвета и рисунки.

Пластиковые оправы и солнцезащитные очки. Периоды взлетов и падений

Первые упоминания о промышленном производстве очков из пластмассы относятся к 20-м годам XX века. До этого новые материалы, в частности очень популярный целлулоид, использовались в основном как покрытия для металлических деталей оправ, прежде всего для наконечников заушников. Вначале оправы из пластмассы предназначались преимущественно для женщин, в их форме и расцветке использовались цветочные мотивы и мягкие формы. Хотя в 30-е годы их производство увеличилось, по- настоящему модными пластмассовые очки стали лишь после Второй мировой войны, когда всемирную популярность завоевала модель Wayfarer (путник) легендарной марки Ray-Ban. Стильные и легкие солнцезащитные очки полюбили миллионы людей во всем мире. И, конечно, среди пластмасс одним из лидеров сразу стал ацетат целлюлозы.

Высокая степень популярности очков из пластмассы отмечалась и в 60-е годы - яркие цвета и причудливые формы, не свойственные в то время металлическим моделям, как нельзя лучше подходили стилю «детей цветов», которые предпочитали любовь и музыку политике и войне. И все же на протяжении этого периода пластмассы в основном предназначались для изготовления солнцезащитных очков, в то время как оправы оптики по-прежнему предпочитали делать из металла. Эта тенденция сохранялась и в 70-е годы, когда появилась некая дихотомия: с одной стороны, роскошные женщины в духе Джеки Кеннеди в крупных солнцезащитных пластиковых очках, с другой - интеллектуал (например, ботаник) в круглой металлической оправе.

Перемены начинаются в 80-е годы, когда и у оптиков, и у потребителей появляется понимание того, что очки не должны быть уродующим лицо медицинским протезом: они должны дополнять, а не ухудшать внешний вид. К этому моменту в сознании общества уже давно существует стереотип: «Все пластмассовые вещи дешевы, недолговечны и по качеству заведомо уступают тем же изделиям, изготовленным из металла». Очки же постепенно переходят из категории медицинских товаров, на которых многие привычно экономят, в категорию товаров престижа. То есть люди хотят приобрести вещь, которую и они сами, и окружающие будут считать дорогой и стильной. Это вызывает резкое падение интереса к очкам из пластмассы, которые в этот период составляют не более 20% рынка очковой оптики.

Ситуация меняется с приходом на рынок дизайнеров-новаторов, которые предлагают новую оптическую моду, позволяющую подчеркнуть индивидуальность. Большинство из них, прежде всего Алан Микли (Alain Mikli), а затем и такие художники, как Фредерик Босолей (Фредерик Босолей), Лоранс Лафон (Laurence Lafont) и многие другие, решительно выбирают «своим» материалом ацетат целлюлозы. То, что они делают - фрезерованные оправы необычных, часто экстравагантных форм и ярких цветов, - радикально отличается от мэйнстрима того времени. Постепенно образованные этими дизайнерами небольшие компании завоевывают свое место на рынке, и их изделия становятся сначала объектом любопытства, а потом и объектом культа для жертв моды. Теперь во многом именно такие новаторские очки определяют модные тенденции и пути развития отрасли. Параллельно меняются технологии и отношение к ним: оправу из ацетата целлюлозы, выточенную на станке с программным управлением и подвергнутую многочисленным операциям на различных стадиях обработки с высокой степенью применения дорогого ручного труда, уже никто не может назвать дешевым товаром. Поэтому такие очки приобретают статус эксклюзивности, и обладание ими ставит носителя в ряд законодателей моды. Эта ситуация сохраняется и в настоящее время, хотя и сейчас тем, кто работает с такими очками, приходится объяснять клиентам, из чего складывается их достаточно высокая цена.

Оправы из ацетата целлюлозы. Эксперименты продолжаются!

Сегодня ацетат целлюлозы - один из несомненных лидеров среди материалов, используемых для производства как оправ, так и солнцезащитных очков. Оправы из ацетата целлюлозы занимают, по разным оценкам, около 70% рынка пластмассовых оправ. В основном на рынке преобладают фрезерованные оправы, так как они позволяют использовать большее разнообразие форм и расцветок. Значительной популярностью пользуются ламинированные «многослойные» модели, в которых применяются разноцветные слои ацетата целлюлозы, чьи пластические свойства позволяют легко делать такие «бутерброды», не опасаясь разделения слоев. Многие коллекции оправ из ацетата целлюлозы, производимые такими компаниями, как Alain Mikli, Face a Face, Morel, Lafont, Lunettes Beausoleil, относятся к оправам высокой ценовой категории. Для их изготовления требуется до 50 операций, многие из которых невозможно осуществить без применения ручного труда. Компании охотно обращаются к традициям ручного производства, но при этом активно используют новые технологии. Так, например, датская компания Lindberg уже много лет представляет на рынке коллекцию Acetanium, в моделях которой ацетат целлюлозы комбинируется с металлом будущего - титаном, в результате чего получаются необыкновенно комфортные и очень красивые оправы. Не оставляет своих поисков и главный «промоутер» ацетата целлюлозы в оптике - Алан Микли. Его новый проект - коллекция MATT - предлагает модели из ацетата целлюлозы с перламутром, гладкие изнутри и матовые снаружи, что создает очень необычные цветовые и световые эффекты.

Думается, что оптические дизайнеры еще не исчерпали всех возможностей ацетата целлюлозы и что их новые коллекции оправ и солнцезащитных очков покажут нам и другие эстетические и технические грани этого уникального материала.

Cтраница 1

Рассмотренные оптические свойства металлов и стекол широко используют в технике. Металлические материалы, например, применяют в ракетной технике для осуществления пассивного температурного регулирования. Пассивный контроль температуры оболочки ракеты осуществляется за счет регулирования величины отношения поглощательной - и излучательной способности материала. Последнее достигается путем соответствующей обработки поверхности материала, или нанесением покрытий, или обоими способами вместе.

Такая модель хорошо объясняет оптические свойства металлов, их высокую тепло - и электропроводность, деформируемость. Это означает, что в решетке металла будет происходить перенос электрических зарядов, иными словами, через металл будет протекать электрический ток.

Ниже показано, что основные оптические свойства металлов могут быть рассмотрены в рамках развиваемой здесь феноменологической теории. Но прежде всего выясним специфичность этой задачи. Большинство металлов, как известно, характеризуется высоким коэффициентом отражения. Кроме того, даже в тонком слое металла излучение очень сильно поглощается. Опыт показывает также, что при отражении электромагнитной волны от металлической поверхности наблюдается эллиптическая поляризация излучения, отсутствующая лишь при нормальном падении.

Величины пик являются параметрами, характеризующими оптические свойства металла.

Отражение света от металлической поверхности определяется своеобразными оптическими свойствами металлов, которые обусловлены наличием в них большого числа электронов проводимости, приходящих в интенсивные колебания под действием электрического поля падающей световой волны. Вторичные волны, обусловленные вынужденными колебаниями этих электронов, ведут к образованию сильной отраженной волны (интенсивность которой может достигать 99 % падающей) и сравнительно слабой волны, идущей внутрь металла.

Существование плазмонов приводит к важным эффектам в оптических свойствах металлов. Это становится понятным из следующих рассуждений. Будем рассматривать модель желе и посмотрим, что произойдет при наложении слабого переменного внешнего поля.

При сравнительно небольших частотах (инфракрасные лучи) оптические свойства металла обусловливаются главным образом поведением свободных электронов. Но при переходе к видимому и ультрафиолетовому свету начинают играть заметную роль связанные электроны, характеризующиеся собственной частотой, лежащей в области более коротких длин волн. Участие этих электронов обусловливает, так сказать, неметаллические оптические свойства металла. Так, например, серебро, которое в видимой области характеризуется очень большим коэффициентом отражения (свыше 95 %) и заметным поглощением, т.е. типичными оптическими особенностями металла, в области ультрафиолета обладает резко выраженной областью плохого отражения и большой прозрачности; вблизи Л 316 нм отражательная способность серебра падает до 4 2 %, т.е. соответствует отражению от стекла.

В видимой же и ультрафиолетовой областях для всех металлов (за исключением ртути) обнаруживаются заметные отступления. Таким образом, для более высоких частот оптические свойства металлов нельзя объяснить только свойствами свободных электронов, и необходимо учесть также влияние связанных электронов (электронов поляризуемости), роль которых становится особенно заметной для частот, близких к собственным частотам атомов. Учет электронов поляризуемости дает добавочные члены, соответствующие собственным частотам сой.

Первая глава содержит введение в проблему термометрии твердого тела, обоснование необходимости новых методов для развития микротехнологии и постановку задачи по разработке лазерной термометрии. Во второй главе приведены сведения о взаимодействии света с твердыми телами, об оптических свойствах металлов, полупроводников и диэлектриков и о температурных зависимостях, лежащих в основе ЛТ. Глава 3 содержит данные по температурным зависимостям оптических параметров твердых тел. Главы 4 - 7 посвящены рассмотрению методов ЛТ, основанных на измерении интенсивности, поляризации, расходимости светового пучка, времени высвечивания, особенностей спектра после взаимодействия излучения с исследуемым объектом. ЛТ, сравниваются их измерительные характеристики.

МЕТАЛЛООПТИКА - раздел физики, в к-ром изучаются оптич. и эл--динамич. свойства металлов и взаимодействие с ними оптич. излучения.

В ИК- и видимой области оптич. диапазона металлы отражают падающее излучение (металлич. блеск). Это объясняется преимущественным при его взаимодействии со свободными электронами, концентрация к-рых N достигает в металлах ~10 22 - 10 23 см -3 . Электроны излучают в процессе рассеяния вторичные волны, к-рые при сложении формируют сильную отражённую волну. Поглощение квантов света непосредственно электронами проводимости возможно только при их одновременных (относительно редких) столкновениях с фононами, примесями, друг с другом, поверхностью металла, границами зёрен и кристаллитов. Столкновения и формирование из рассеянного света отражённой волны происходят в тонком приповерхностном слое (скин-слое толщиной , в к-ром затухает проникающее в металл излучение.

Роль свободных электронов во взаимодействии эл--магн. излучения с металлами является определяющей в широком диапазоне частот (от радиодиапазона до ближнего ИК-диапазона).

В результате такого влияния оптич. и электрич. свойства металлов взаимосвязаны: чем больше статич. проводимость металла, тем сильнее он отражает свет. Отклонения возникают при низких темп-pax и на высоких частотах (видимая область спектра), когда важную роль играют квантовые эффекты, связанные с электронным рассеянием, межзонпыми переходами и др. В УФ- и более КВ-диапазонах с излучением взаимодействуют электроны внутр. оболочек атомов, и, напр., в рентг. области спектра металлы уже не отличаются от по оптич. свойствам.

Оптич. свойства металлов непосредственно связаны с величиной их проводимости s(w), зависящей от частоты . В рамках классич. оптич. свойства однородных изотропных металлов можно описать с помощью комплексного показателя преломления где h - показатель преломления, к - показатель поглощения, - диэлектрич. проницаемость.

Для анизотропных металлов- тензор. В радио диапазоне свойства металлов характеризуются связанным с п" поверхностным . Оптич. постоянные h и к зависят от частоты. При таком рассмотрении формализм M. и оптики прозрачных сред совпадает (то же волновое ур-ние, ф-лы Френеля и т. п.). При этом постоянная распространения света в металле является также комплексной величиной, как e и n ", что означает затухание эл--магн. волны. Глубина, на к-рой величина эл--магн. поля уменьшается в е раз (глубина скин-слоя),

Осн. представления теоретич. M. и объяснение спектральных зависимостей коэф. отражения и поглощения базируются на теории твёрдого тела и скин-эффекта в металле.

Вид зависимостей и определяется соотношением длины свободного пробега электронов l , длины пробега s электрона за период колебаний поля и величины скин-слоя или соотношением частот падающего излучения, плазменной частоты свободных электронов , частоты электронных столкновений g и величиныхарактеризующей влияние на поглощение эффектов пространств, дисперсии проводимости. Здесь v - фермиевская скорость электрона, е - его заряд, - эффективная масса. Типичные для металлов значения составляют: I = 0,03-0,1 мкм,

При связь между напряжённостью электрич. поля и плотностью наведённого тока проводимости локальна, т. к. либо либо . При этом свет затухает с глубиной экспоненциально (нормальный скин-эффект), а оптич. свойства описываются комплексной диэлектрич. проницаемостью . Входящие в неё показатели преломления и поглощениявыражаются через и с помощью дисперсионных ф-л классич. электронной теории металлов (ф-лы Друде - Зинера):

где- высокочастотный предел диэлектрич. проницаемости металла при В ИК-области спектра

При низких частотах область I, рис. 1) выполняются соотношения Хагена - Рубенса:

где- удельное статич. сопротивление металла. Для сплавов эти соотношения справедливы вплоть до средней ИК-области спектра (до длин волн ), пока При этом , 0,3 мкм.

Рис. 1. Спектральные зависимости оптических характеристик металла n , c, d, А по теории нормального скин-эффекта: I - область соотношений Хагена - Рубенса; II- область релаксации (средний и ближний ИК-диапазон); III- область прозрачности (УФ-диа-пазои). По оси абсцисс - логарифмический масштаб частоты.

В ВЧ-области охватывающей для хорошо отражающих металлов ближний и средний ИК-диапазон (), оптич. характеристики определяются преим. недиссипативным затуханием света в электронной плазме металла (область II, рис. 1). Из (2) следует, что

Глубина скин-слоя здесь составляет ~ 0,02-0,05 мкм, а коэф. поглощения не зависит от частоты и определяется эффективностью столкновений электронов (A =V . Скин-эффект близок к нормальному, т. к. .

В видимой области спектра, наряду с внутризонным свободными электронами, на оптич. характеристики ряда металлов влияет межзонное поглощение, не описываемое теорией Друде - Зинера. Коэф. поглощения при этом возрастает до 0,2-0,5. В УФ-области при(область III, рис. 1) для всех металлов типичен переход от сильного отражения к прозрачности, вследствие изменения характера поляризуемости среды и знака. Приотклик металлов на эл--магн. воздействие связан с возбуждением излучения внутр. электронных оболочек атомов и аналогичен отклику диэлектриков.

В табл. приведены значения величинпри комнатной темп-ре для нек-рых металлов в видимой и ИК-области. Оптические характеристики некоторых металлов.

Для наклонно падающего света коэф. отражения и поглощения, а также фазовые сдвиги f при отражении зависят от состояния поляризации света. Для s-поля-ризов. излучения величина коэф. отражения R s монотонно растёт с увеличением угла падения зависимостьдля р -поляризов. излучения имеет вид кривой с минимумом при . При и значениясовпадают. Вследствие отличия R P от и от при отражении от металла наклонно падающей линейно поляризов. волны она становится эллиптически поляризованной. Это используется для определения оптич. параметров n и c (см. Френеля формулы ).

Особенности в оптич. поглощении появляются при аномальном скин-эффекте, когда или

Строгая теория здесь основывается на решении кинетич. ур-ния для неравновесной ф-ции распределения электронов по энергиям в поле световой волны. Из теории следует, что существует особое, поверхностное поглощение, к-рое зависит от типа рассеяния свободных электронов на поверхности металла и возникает вследствие пространств, дисперсии проводимости. В области частот(сильно аномальный скинэффект) такой механизм поглощения является единственным, и определяемый им коэф. поглощения равен:

при зеркальном отражении электронов на поверхности и при их диффузном рассеянии. Вклад

механизма существен и на более высоких частотах область слабо аномального скин-эффекта), когда обусловленное им дополнительное [по отношению к (5)] поверхностное поглощение равно:

В (7) P - феноменологич. коэф. Фукса зеркального отражения электроновзависящий от микрогеометрии поверхности. Хотя влияние шероховатой поверхности на рассеяние электронов, строго говоря, не описывается одним параметром р , его удобно использовать как подгоночный. При этом чисто зеркальное отражение (р = 1) свойственно локально гладким поверхностямh - среднеквадратичная высота неровностей, L - корреляц. длина. Для большинства реальных поверхностей (диффузное рассеяние электронов). В этих условиях Аномальный скин-эффект наиб, заметно влияет на ИК-поглощение благородных металлов (рис. 2).

Рис. 2. Зависимости коэффициента поглощения серебра от длины волны при комнатной температуре: 1,3 - расчёт по теории аномального скин-эффекта при р = 0 и р = 1 соответственно; 2 - эксперимент.

В видимой области спектра существует дополнит, поглощение, связанное с возбуждением на шероховатостях локализов. и бегущих поверхностных эл--магн. мод (см. Поверхностные оптические волны) , к-рые диссипативно затухают при распространении вдоль поверхности металла.

Оптич. характеристики металла изменяются при нагревании вследствие температурной зависимости частоты электронных столкновений Согласно существующим представлениям, в величинувносят аддитивный вклад процессы электрон-фононного , межэлектронного и электрон-примесного () рассеяния. При низких темп-pax (- дебаевская темп-pa) коэф. поглощения минимален и определяется электронным рассеянием на поверхности и примесях, а также квантовыми эффектами в электрон-фононном взаимодействии. В среднем и ближнем ИК-диапазоне

где- частота электрон-фононных столкновений при дебаевской темп-ре. Напр., при К на l = 10 мкм-для меди и (р = 1); 4,7*10 -3 (р = 0) - для серебра. При высоких темп-pax осн. вклад в и А вносят электрон-фононные столкновения, частота к-рых линейно растёт с T . Вследствие этого в том же частотном диапазоне

где- не зависящая от T компонента поглощения, - термооптич. коэф.

С появлением лазеров сформировался новый раздел физ. M., в к-ром изучается взаимодействие с металлами интенсивного лазерного излучения. В теории лазерного воздействия развиты осн. представления физ. M. о механизмах поглощения света и передачи поглощённой энергии. При поглощении квантов возрастает кинетич. энергия отд. электронов, к-рая за короткое время (с) перераспределяется между др. электронами в результате межэлектронных соударений, и возрастает темп-pa . Далее эта энергия передаётся решётке за времена 10 -10 с, что приводит к росту решёточной темп-ры (T i ). Через время обе темп-ры выравниваются . Нагрев внутр. слоев осуществляется за счёт электронной теплопроводности. T. к. коэф. поглощения металлов увеличивается с нагревом , то это ведёт к постепенному ускорению темпа разогрева металла лазерным излучением пост, плотности, вплоть до перехода к тепловой неустойчивости. При высоких интенсивностях и коротких воздействиях лазерного излученияможет значительно превышать а поглощение отличаться от равновесного. Помимо непосредств. роста темп-ры, к изменению коэф. поглощения А при лазерном нагреве на воздухе приводит окисление поверхности металла, сопровождающееся образованием поглощающих и интерференционных окисных плёнок, а также кислорода в скин-слой металла. Эти механизмы существенны при воздействии непрерывного . К росту А ведёт также образование на поверхности периодич. рельефа при нагреве металла в . поле падающего излучения и возбуждаемых им поверхностных эл--магн. волн. Лазерное воздействие меняет также индикатрису отражения первоначально зеркальной металлич. поверхности в результате появления заметного диффузного рассеяния света.

Отд. область M. составляют магнитооптич. явления в ферромагнетиках, заключающиеся во влиянии намагниченности на состояние при отражении света от металла или прохождении его через тонкие плёнки (см. Керра эффект магнитооптический) и объясняемые в рамках квантовой теории взаимодействия внеш. и внутр. электронов ферромагнетика и влияния спин-орбитального взаимодействия на поглощение света.

В связи с развитием техн. оптики термин "М." приобрёл ещё один смысл. Под M. понимаются также оп-тич. элементы и системы (в первую очередь зеркала), выполненные из металлов. Они используются в оптич. приборах разл. назначения (микроскопах, телескопах) в качестве экранов, отражателей и др. Широкое распространение получила M. в криовакуумных системах, и в особенности в лазерной технике, где используются металлич. зеркала в резонаторах С0 2 -лазеров. Методами алмазного точения удаётся получать гладкие металлич. поверхности с коэф. отражения 98-99%, обладающие малым рассеянием.

Лит.: Соколов А. В., Оптические свойства металлов M., 1961; Гуров К. П., Основания кинетической теории, M. 1966; Б о r н M., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ. 2 изд., M., 1973; Действие излучения большой мощности на ме таллы, M., 1970; Лифшиц E. M., Питаевский Л. П. Физическая кинетика, M., 1979. M. H. Либенсон

Внешне литий схож с обычным льдом, он также имеет светло-серебристый оттенок. Но его отличительными чертами являются легкость, мягкость и пластичность. Металл отлично взаимодействует с жидкостями и газами окружающей среды, поэтому в чистом виде его не применяют. Как правило, литий сплавляют с другими веществами и металлами, чаще всего с натрием. Хотя литий и самый легкий металл в периодической системе, но в тоже время он обладает наивысшей среди щелочных металлов температурой плавления. Литий плавится при температуре 180оС.

Применение

Некоторые сплавы лития используются в космической промышленности и электронике.
- Органические соединения лития используются в пищевой, текстильной и фармацевтической промышленностях.
- При изготовлении некоторых видов стекла этот металл также задействован.
- Фторид лития широко применяется в оптике.
- Одно из самых полезных изобретений – литий-ионный аккумулятор, он поддерживает работоспособность разнообразных гаджетов благодаря свойствам лития.
- С помощью соединений лития изготавливают ракетное топливо.
- Пиротехническая промышленность не обошлась бы без нитрата лития.

В пиротехнической промышленности литий используется для создания фейерверков красного цвета.

Литий - не предел легкости металлов

Совсем недавно научный отдел Калифорнийского университета во главе с лабораторией HRL изобрел новый твердый и сверхлегкий металл, который получил название микролаттис. Очень легкая структура нового металла, чья металлическая решетка схожа с обычной губкой, оказалась в сотни раз более легкой, нежели пенопласт. Хотя на вид новое открытие кажется совсем хрупким, но присмотревшись к нему, можно заметить необыкновенное свойство металла выдерживать просто нереальные нагрузки в соответствии с его индексом массы.

Небольшой кусочек металла микролаттиса можно положить на верхушку одуванчика, и он даже не повредит его шапку.

Секреты легкости

Секрет в том, что недавно открытый металл состоит фактически из воздуха. В отличие от того же лития, чья металлическая решетка на микроскопическом уровне построена как будто из массивных балок, решетка микролаттиса сложена из полимерной цепи полых трубок толщиной в тысячи раз меньшей, чем волос человека. Благодаря таким качествам нового материала, его можно использовать практически во всех сферах деятельности человека, начиная со звукоизоляции и заканчивая аэрокосмической промышленностью.

До сих пор мы рассматривали распространение света в непроводящих изотропных средах. Теперь обратимся к оптике проводящих сред, главным образом металлов. Обычный кусок металла состоит из небольших кристаллов, ориентированных случайным образом. Монокристаллы заметных размеров встречаются редко, но их можно приготовить в лаборатории. Оптические свойства кристаллов рассматриваются в гл. 14. Очевидно, что совокупность случайным образом ориентированных кристаллов ведет себя как изотропное тело, а поскольку в проводящей изотропной среде теория распространения света значительно проще, чем в кристалле, мы довольно подробно рассмотрим ее здесь.

Согласно § 1.1 проводимость связана с выделением джоулева тепла. Это - необратимое явление, при котором электромагнитная энергия исчезает или, точнее, превращается в тепло, в результате чего электромагнитная волна в проводнике затухает. Вследствие чрезвычайно высокой проводимости металлов этот эффект в них сюль велик, что они практически непрозрачны. Указанное свойство позволяет металлам играть важную роль в оптике. Сильное поглощение сопровождается высокой отражательной способностью, так что металлические поверхности служат прекрасными зеркалами. Частичное проникновение света в металл (хотя глубина проникновения и мала) дает возможность получать информацию о константах металлов и механизме поглощения да наблюдений отраженного света.

Вначале мы чисто формально рассмотрим результаты, вытекающие из наличия проводимости, а затем кратко обсудим простую, до некоторой степени идеализированную физическую модель этого явления, основанную на классической электронной теории. Такая модель дает лишь грубое объяснение некоторым из наблюдающихся эффектов; более точную модель можно создать лишь с помощью квантовой механики, однако это выходит за рамки настоящей книги. Формальную теорию мы применим к двум проблемам, представляющим практический интерес: к оптике слоистых сред, содержащих поглощающий элемент, и к дифракции света на металлической сфере.

Чрезвычайно привлекательной математической особенностью теории является то, что наличие проводимости можно учесть, просто вводя вместо вещественной диэлектрической проницаемости комплексную (или комплексный показатель преломления). В металлах преобладает мнимая ее часть.

§ 13.1. Распространение волн в проводнике

Рассмотрим однородную изотропную среду с диэлектрической проницаемостью , магнитной проницаемостью и проводимостью а. Используя материальные уравнения (1.1.9) - (1.1.11), а именно

запишем уравнения Максвелла в виде

Легко видеть, что для электромагнитного возмущения, падающего извне на проводник, мы можем заменить (3) уравнением . Действительно, если мы применим операцию дивергенции к уравнению (1) и используем (3), то получим

Дифференцируя уравнение (3) по времени, найдем

Исключая из двух последних уравнений, получим

или после интегрирования

Таким образом, видно, что любая плотность электрического заряда экспоненциально уменьшается со временем. Время релаксации чрезвычайно мало для любой среды, обладающей заметной проводимостью. Для мегаллов это время значительно меньше периода колебаний волны; например, для света в оранжевой области видимого спектра период колебаний равен сек, тогда как для меди порядка сек. Для любого разумного значения , которого можно ожидать, так мало по сравнению с периодом световой волны, что в металле всегда практически равно нулю. Тогда уравнение (3) можна переписать в виде

Из (1) и (2) после исключения Н и использования (7) следует, что Е удовлетворяет волновому уравнению

Наличие члена с означает затухание волны, т. е. при распространении через, среду волна постепенно ослабевает.

Если поле строго монохроматично и обладает циклической частотой т. е. если Е и Н имеют вид то производная и уравнения (1) и можно переписать следующим обрйзом:

Тогда уравнение (8) примет вид

Если в эти уравнения ввести величину

то они формально станут идентичными с соответствующими уравнениями для непроводящих сред, где фигурирует вещественная диэлектрическая проницаемость .

Аналогия с непроводящими средами станет еще ближе, если, кроме комплексного волнового числа и комплексной диэлектрической проницаемости ввести также комплексную фазовую скорость и комплексный показатель преломления которые по аналогии с (1.2.8), (1.2.12) и (1.3.21) определяются как