Velika enciklopedija nafte i plina. Referentne informacije o materijalima koji se koriste u optici za naočale. Plastični, metalni okviri. Mineralne i organske leće.

8. travnja 2011

Danas je celulozni acetat jedan od najtraženijih materijala na optičkom tržištu, a okvire i sunčane naočale izrađene od njega sa zadovoljstvom nose najotmjeniji ljudi na planeti. Međutim, nije uvijek bilo tako...

Celuloza acetat (acetilceluloza) - acetatna vlakna - umjetna vlakna nastala od otopina celuloznog triacetata (triacetatno vlakno) i njegovog djelomične saponifikacije proizvoda (upravo acetatna vlakna). Mekana, elastična, malo naborana, preskoči ultraljubičaste zrake; nedostaci: niska čvrstoća, niska toplinska otpornost i otpornost na habanje, značajna elektrifikacija. Uglavnom se koriste u proizvodnji robe široke potrošnje, poput donjeg rublja. Svjetska proizvodnja je oko 610 tisuća tona.

Celuloza acetat za oblikovane i brušene okvire

Ako malo pojednostavimo, onda možemo reći da acetat celuloze nastaje kao rezultat izlaganja pročišćene celuloze dobivene iz drvne mase ili pamuka octenoj kiselini. Celulozni acetat se trenutno koristi u obliku vlakana, filmova, listova i granula, ovisno o potrebama industrije. U optici za naočale koriste se i listovi (za izradu brušenih okvira) i granule (za lijevane okvire) acetata celuloze. U posljednje vrijeme sve su češći glodani okviri koji dizajnerima pružaju mnogo mogućnosti u pogledu boje i oblika. Osim toga, svi okviri od celuloznog acetata lagani su i ugodni na dodir. Važna prednost u naše vrijeme je to što se izrađuju od sirovina koje se mogu reciklirati; to nekim tvrtkama daje priliku da ih smatraju zelenim proizvodom. Međutim, nedvojbeno je da su ovi okviri manje izdržljivi od metalnih, a imaju i slabu otpornost na kemikalije i visoka temperatura, sklon pucanju. Međutim, visok stupanj udobnosti, hipoalergenost i moderan dizajn u očima mnogih nadoknađuju ova ne tako pozitivna svojstva.

Od filma do aviona. Pogled ispod naočala

Različiti izvori navode različite datume za izum celuloznog acetata. Navodno ju je prvi nabavio francuski kemičar Paul Schutzenberger 1865. u Njemačkoj, a patentirali su ga tek 29 godina kasnije, 1894., Englezi Charles Cross i Edward Bevan. Otprilike u isto vrijeme dobiveno je prvo acetatno vlakno. Važna prekretnica u povijesti celuloznog acetata bila je 1910., kada su braća Camille i Henri Dreyfus otvorili tvornicu celulozno acetatnih filmova u Baselu u Švicarskoj. Volumen proizvodnje bio je oko 3 tone dnevno. Film je uspješno prodan u Francuskoj i Njemačkoj kao izvrsna alternativa zapaljivoj nitroceluloznoj foliji. Također, zbog otpornosti na vatru, celulozno-acetatni lak korišten je i za premazivanje krila i trupa zrakoplova. Godine 1913., nakon niza eksperimenata, braća su uspjela stvoriti vlakna i pređu. Prva tvornica za proizvodnju tkanina od celuloznog acetata pojavila se u Velikoj Britaniji neposredno prije Prvog svjetskog rata. Braća Dreyfus nastavili su širiti svoj izum u Sjedinjenim Američkim Državama, gdje je 1924. godine otvorena prva tvornica za proizvodnju odjeće od acetatnih vlakana. Kao što svi znamo, acetat celuloze još uvijek se aktivno koristi u tekstilnoj industriji, lako se kombinira s prirodnim i umjetnim materijalima. Ali to je druga priča.

Mazzucchelli - najveći dobavljač celuloznog acetata za proizvodnju okvira

glavni glumac Povijest celuloznog acetata u optici nesumnjivo je talijanska tvrtka Mazzucchelli Spa. Osnovan je 1849. godine u sjevernoj Italiji, u mjestu Castiglione Olona u blizini Varesea, a više od 150 godina je obiteljska tvrtka. Osnivači tvrtke Santino Mazzucchelli i njegov sin Pompeo (Santino i Pompeo Mazzucchelli) započeli su s proizvodnjom celuloznog nitrata u obliku lima, od kojeg su se izrađivali češljevi, češljevi, gumbi i ukrasi za kosu. U budućnosti, tvrtka je proširila i asortiman materijala koji se koriste kao sirovine i popis područja za njihovu primjenu. Možemo reći da su još u 19. stoljeću talijanski poduzetnici uspjeli stvoriti tvrtku koja i danas utječe na proizvodnju plastike u svjetskim razmjerima. Danas je najveći svjetski dobavljač listova ili granula celuloznog acetata za širok raspon tvrtki koje proizvode okvire, sunčane naočale, nakit i druge dodatke. Treba napomenuti da je sam Mazzucchelli oduvijek smatrao optičko tržište jednim od najvažnijih za sebe. Tijekom svih godine kroz svoju povijest stalno je provodio istraživanja u pronalaženju novih tehnologija i razvoju dizajna. Tvrtka je opravdano ponosna što je uvođenje slojeva celuloznog acetata koji svojim bojama oponašaju uzorak kornjačevine pomoglo da se dramatično smanji istrebljenje živih kornjača. Danas je vještina stručnjaka tvrtke dosegla takvo savršenstvo da mnogi kažu da je Mazzucchelli plastika samo po sebi umjetničko djelo. Tvrtka surađuje s vodećim optičkim dizajnerima, stvarajući za njih ekskluzivne boje i uzorke.

Plastični okviri i sunčane naočale. Razdoblja uspona i padova

Prvi spomen industrijske proizvodnje naočala od plastike datira iz 20-ih godina XX. stoljeća. Prije toga, novi materijali, posebice vrlo popularni celuloid, korišteni su uglavnom kao premazi za metalne dijelove okvira, prvenstveno za vrhove sljepoočnica. U početku su plastični okviri bili namijenjeni prvenstveno ženama, a u obliku i bojama korišteni su cvjetni motivi i nježni oblici. Iako je njihova proizvodnja porasla 1930-ih, tek nakon Drugog svjetskog rata plastične naočale su postale istinski moderne, kada je model Wayfarer (putnik) legendarne marke Ray-Ban stekao svjetsku popularnost. Elegantne i lagane sunčane naočale vole milijuni ljudi diljem svijeta. I, naravno, među plastikom, acetat celuloze odmah je postao jedan od vodećih.

Visok stupanj popularnosti plastičnih naočala zabilježen je i 60-ih godina - svijetle boje i bizarni oblici, koji u to vrijeme nisu bili karakteristični za metalne modele, najbolje su se uklapali u stil "djece cvijeća", koja je preferirala ljubav i glazba politici i ratu. Pa ipak, u tom razdoblju plastika se uglavnom koristila za izradu sunčanih naočala, dok se okviri optike još uvijek radije izrađivali od metala. Taj se trend nastavio i 70-ih, kada se pojavila određena podvojenost: s jedne strane, luksuzne žene u duhu Jackie Kennedy u velikim plastičnim sunčanim naočalama, s druge, intelektualka (na primjer, štreber) u okruglom metalnom okviru.

Promjena počinje 1980-ih, kada i optičari i potrošači shvaćaju da naočale ne bi trebale biti medicinska proteza koja izobličava lice: one bi trebale nadopunjavati, a ne pogoršavati izgled. Do tada je u glavama društva već dugo postojao stereotip: "Sve su plastične stvari jeftine, kratkotrajne i očito lošije kvalitete od istih proizvoda od metala." Naočale, s druge strane, postupno prelaze iz kategorije medicinskih proizvoda, na kojima mnogi inače štede, u kategoriju prestižnih proizvoda. Odnosno, ljudi žele kupiti stvar koju će oni sami i drugi smatrati skupom i elegantnom. To uzrokuje nagli pad interesa za plastične naočale, koje su u tom razdoblju činile ne više od 20% tržišta optike za naočale.

Situacija se mijenja dolaskom inovativnih dizajnera na tržište, koji nude novu optičku modu koja vam omogućuje da naglasite individualnost. Većina njih, prije svega Alain Mikli, a potom i umjetnici poput Frédérica Beausoleila, Laurencea Lafonta i mnogih drugih, odlučno biraju celulozni acetat kao svoj materijal. Ono što oni rade - glodali okvire u neobičnim, često ekstravagantnim oblicima i živim bojama - radikalno se razlikuje od mainstreama tog vremena. Postupno, male tvrtke koje su formirali ovi dizajneri osvajaju svoje mjesto na tržištu, a njihovi proizvodi postaju prvo predmetom znatiželje, a potom i kultom za žrtve mode. Sada, u mnogim aspektima, upravo takve inovativne naočale određuju modni trendovi i razvojni put industrije. Istodobno se mijenjaju tehnologije i stavovi prema njima: okvir izrađen od celuloznog acetata, okrenut na CNC stroju i podvrgnut brojnim operacijama u različitim fazama obrade s visokim stupnjem skupog ručnog rada, nitko ne može nazvati jeftinim roba. Stoga takve naočale stječu status ekskluzivnosti, a posjedovanje ih stavlja u niz trendseterica. Ova situacija traje i danas, iako i sada oni koji rade s takvim naočalama moraju klijentima objašnjavati što ih čini dovoljnim visoka cijena.

Okviri od celuloznog acetata. Eksperimenti se nastavljaju!

Danas je celulozni acetat jedan od nedvojbenih lidera među materijalima koji se koriste za proizvodnju okvira i sunčanih naočala. Okviri od celuloznog acetata zauzimaju, prema različitim procjenama, oko 70% tržišta plastičnih okvira. Općenito, tržištem dominiraju glodani okviri, jer omogućuju korištenje veće raznolikosti oblika i boja. Vrlo su popularni laminirani "višeslojni" modeli koji koriste raznobojne slojeve celuloznog acetata čija plastična svojstva olakšavaju izradu ovakvih "sendviča" bez straha od odvajanja slojeva. U visokocjenovnu kategoriju okvira spadaju mnoge kolekcije okvira od celuloznog acetata koje proizvode tvrtke poput Alain Mikli, Face a Face, Morel, Lafont, Lunettes Beausoleil. Za njihovu proizvodnju potrebno je do 50 operacija, od kojih se mnoge ne mogu izvesti bez upotrebe ručnog rada. Tvrtke se rado okreću tradiciji ručne proizvodnje, ali istodobno aktivno koriste nove tehnologije. Primjerice, danska tvrtka Lindberg već dugi niz godina na tržištu predstavlja kolekciju Acetanium u čijim se modelima acetat celuloze kombinira s metalom budućnosti - titanom, što rezultira neobično udobnim i vrlo lijepim okvirima. Ne napušta svoju potragu i glavni "promotor" celuloznog acetata u optici - Alan Mikli. Njegov novi projekt, kolekcija MATT, nudi modele u acetatu celuloze sa sedefom, glatke iznutra i mat izvana, što stvara vrlo neobične efekte boja i svjetla.

Čini se da optički dizajneri još nisu iscrpili sve mogućnosti celuloznog acetata te da će nam njihove nove kolekcije okvira i sunčanih naočala pokazati i druge estetske i tehničke aspekte ovog jedinstvenog materijala.

Stranica 1

Razmatrana optička svojstva metala i stakla imaju široku primjenu u inženjerstvu. Metalni materijali, na primjer, koriste se u raketnoj industriji za pasivnu kontrolu temperature. Pasivna kontrola temperature ljuske rakete provodi se podešavanjem omjera apsorpcije - i emisivnosti materijala. Potonje se postiže odgovarajućom površinskom obradom materijala, premazivanjem ili objema metodama zajedno.

Takav model dobro objašnjava optička svojstva metala, njihovu visoku toplinsku i električnu vodljivost te deformabilnost. To znači da će u metalnoj rešetki doći do prijenosa električnih naboja, drugim riječima, kroz metal će teći električna struja.

U nastavku je prikazano da se glavna optička svojstva metala mogu razmatrati u okviru ovdje razvijene fenomenološke teorije. Ali prije svega, razjasnimo specifičnost ovog problema. Poznato je da većina metala ima visoku refleksivnost. Osim toga, čak i u tankom metalnom sloju, zračenje se vrlo snažno apsorbira. Iskustvo također pokazuje da kada se elektromagnetski val reflektira od metalne površine, uočava se eliptična polarizacija zračenja, koja izostaje samo pri normalnom upadu.

Vršne vrijednosti su parametri koji karakteriziraju optička svojstva metala.

Refleksija svjetlosti od metalne površine određena je osebujnim optičkim svojstvima metala, koja su posljedica prisutnosti u njima velikog broja vodljivih elektrona koji dolaze u intenzivne oscilacije pod djelovanjem električnog polja upadnog svjetlosnog vala. . Sekundarni valovi zbog prisilnih oscilacija ovih elektrona dovode do stvaranja jakog reflektiranog vala (čiji intenzitet može doseći 99% upadnog vala) i relativno slabog vala koji ide unutar metala.

Postojanje plazmona dovodi do važnih učinaka na optička svojstva metala. To postaje jasno iz sljedećeg obrazloženja. Razmotrimo model žele i vidimo što se događa kada se primijeni slabo izmjenično vanjsko polje.

Pri relativno niskim frekvencijama (infracrvene zrake) optička svojstva metala određena su uglavnom ponašanjem slobodnih elektrona. Ali prelaskom na vidljivu i ultraljubičastu svjetlost, vezani elektroni počinju igrati značajnu ulogu, a karakterizira ih vlastita frekvencija koja leži u području više kratke duljine valovi. Sudjelovanje ovih elektrona određuje, da tako kažemo, nemetalna optička svojstva metala.

Pri relativno niskim frekvencijama (infracrvene zrake) optička svojstva metala određena su uglavnom ponašanjem slobodnih elektrona. Ali prelaskom na vidljivo i ultraljubičasto svjetlo, vezani elektroni počinju igrati značajnu ulogu, karakteriziranu vlastitom frekvencijom koja leži u području kraćih valnih duljina. Sudjelovanje ovih elektrona određuje, da tako kažemo, nemetalna optička svojstva metala. Na primjer, srebro koje se u vidljivom području odlikuje vrlo velikom refleksijom (preko 95%) i zamjetnom apsorpcijom, t.j. tipične optičke značajke metala, u ultraljubičastom području ima izraženu regiju loše refleksije i visoke prozirnosti; blizu L 316 nm, reflektivnost srebra pada na 42%; odgovara refleksiji od stakla.

U vidljivom i ultraljubičastom području, za sve metale (osim žive), uočavaju se uočljiva odstupanja. Dakle, za veće frekvencije optička svojstva metala ne mogu se objasniti samo svojstvima slobodnih elektrona, a potrebno je uzeti u obzir i utjecaj vezanih elektrona (elektrona polarizacije), čija uloga postaje posebno vidljiva za frekvencije bliske prirodne frekvencije atoma. Računanje elektrona polarizabilnosti daje dodatne članove koji odgovaraju vlastitim frekvencijama coy.

U vidljivom i ultraljubičastom području, za sve metale (osim žive), uočavaju se uočljiva odstupanja. Dakle, za veće frekvencije optička svojstva metala ne mogu se objasniti samo svojstvima slobodnih elektrona, a potrebno je uzeti u obzir i utjecaj vezanih elektrona (elektrona polarizacije), čija uloga postaje posebno vidljiva za frekvencije bliske prirodne frekvencije atoma.

Prvo poglavlje sadrži uvod u problem termometrije čvrstog stanja, obrazloženje potrebe za novim metodama razvoja mikrotehnologije, te prikaz problema razvoja laserske termometrije. Drugo poglavlje pruža informacije o interakciji svjetlosti s čvrstim tvarima, o optičkim svojstvima metala, poluvodiča i dielektrika, te o temperaturnim ovisnostima u osnovi LT. Poglavlje 3 sadrži podatke o temperaturnim ovisnostima optičkih parametara krutih tvari. Poglavlja 4 - 7 posvećena su razmatranju LT metoda koje se temelje na mjerenju intenziteta, polarizacije, divergencije svjetlosnog snopa, vremena emisije, karakteristika spektra nakon interakcije zračenja s predmetom koji se proučava. LT, uspoređuju se njihove mjerne karakteristike.

METALOPTIKA- dio fizike, u kojem opt. i e-dinamički. svojstva metala i interakcija s njima optička. radijacija.

U infracrvenom i vidljivom području, optički. raspona, metali reflektiraju upadno zračenje (metalni sjaj). To je prvenstveno zbog njegove interakcije sa slobodnim elektronima, čija koncentracija N doseže ~10 22 - 10 23 cm -3 u metalima. Elektroni zrače u procesu raspršivanja sekundarnih valova, koji u kombinaciji tvore snažan reflektirani val. Apsorpcija svjetlosnih kvanta izravno elektronima vodljivosti moguća je samo tijekom njihovih istovremenih (relativno rijetkih) sudara s fononima, nečistoćama, međusobno, s metalnom površinom, granicama zrna i kristalitima. Do sudara i stvaranja reflektiranog vala od raspršene svjetlosti dolazi u tankom sloju blizu površine (sloj kože debljine , u kojem je zračenje koje prodire u metal prigušeno.

Uloga slobodnih elektrona u interakciji e-magn. zračenje metalima je odlučujuće u širokom frekvencijskom rasponu (od radio raspona do bliskog infracrvenog raspona).

Kao rezultat ovog utjecaja, optički i električni svojstva metala su međusobno povezana: što su statičnije. vodljivost metala, to više reflektira svjetlost. Odstupanja se javljaju pri niskim temperaturama i na visokim frekvencijama (vidljivo područje spektra), kada važnu ulogu imaju kvantni efekti povezani s raspršenjem elektrona, međupojasnim prijelazima itd. U UV i višim HF rasponima elektroni interagiraju sa zračenjem. ljuske atoma, i, na primjer, u x-zrakama. spektralno područje metala više se ne razlikuje od optičkog. Svojstva.

optički svojstva metala izravno su povezana s vrijednošću njihove vodljivosti s(w), koja ovisi o frekvenciji. U okviru klasike optički svojstva homogenih izotropnih metala mogu se opisati pomoću kompleksnog indeksa loma gdje h- indeks loma, k - indeks apsorpcije, - dielektrik. propusnost.

Za anizotropne metale - tenzor. U radio rasponu svojstva metala karakteriziraju P" površno . optički konstante h i k ovise o frekvenciji. S tim razmatranjem poklapaju se formalizam M. i optika prozirnih medija (ista valna jednadžba, Fresnelove formule itd.). U ovom slučaju, konstanta širenja svjetlosti u metalu je također složena veličina, poput e i n", što znači slabljenje elektromagnetskog vala. Dubina za koju se smanjuje veličina električnog polja u e puta (dubina kože),

Glavni teorijski prikazi. M. te objašnjenje spektralnih ovisnosti koeficijenta. refleksije i apsorpcije temelje se na teoriji čvrstog tijela i efekt kože u metalu.

Vrsta ovisnosti a određen je omjerom slobodnog puta elektrona l, duljina puta elektrona s za period oscilacija polja i vrijednost sloja kože ili omjer frekvencija upadnog zračenja, plazma frekvencija slobodnih elektrona, učestalost sudara elektrona g i vrijednost koja karakterizira učinak učinci prostora na apsorpciju, disperziju vodljivosti. Ovdje v je Fermijeva brzina elektrona, e- njegov naboj, - efektivna masa. Tipične vrijednosti za metale su: ja= 0,03-0,1 µm,

Kada je odnos između napetosti električne. polje i gustoća inducirane struje vodljivosti je lokalna, jer ili ili . U ovom slučaju, svjetlost propada eksponencijalno s dubinom (normalni efekt kože) i optičko. svojstva su opisana složenim dielektrikom. propusnost. Indeksi loma i apsorpcije uključeni u njega izraženi su kroz i uz pomoć disperzije fl classical. elektronska teorija metala (film Drude - Zener):

gdje je granica visokofrekventnog dielektrika. propusnost metala na U IR području spektra

Na niskim frekvencijama, područje I, sl. 1) Hagen-Rubensovi odnosi su ispunjeni:

gdje je specifična statičnost. otpornost na metal. Za legure ovi odnosi vrijede do srednjeg IR područja spektra (do valnih duljina ), dok je istovremeno 0,3 μm.

Riža. 1. Spektralne ovisnosti optičkih karakteristika metala n, c, d, ALI prema teoriji normalnog efekta kože: I - područje omjera Hagen - Rubens; II - područje opuštanja (srednji i blizu IR raspon); III - područje prozirnosti (UV raspon). Apscisa je logaritamska frekvencijska skala.

U HF regiji pokrivač za dobro reflektirajuće metale blizu i srednjeg IR raspona (), optički. karakteristike se određuju preim. nedisipativno slabljenje svjetlosti u elektronskoj plazmi metala (područje II, sl. 1). Iz (2) proizlazi da

Dubina sloja kože ovdje je ~ 0,02-0,05 μm, a koeficijent apsorpcija ne ovisi o frekvenciji i određena je učinkovitošću sudara elektrona ( A=V . Učinak kože je blizu normalnog, jer .

U vidljivom području spektra, zajedno s unutarpojasnim slobodnim elektronima, na optičkom. Na karakteristike niza metala utječe međupojasna apsorpcija, što nije opisano Drude-Zenerovom teorijom. Coef. apsorpcija se u ovom slučaju povećava na 0,2-0,5. U UV području na (područje III, slika 1), prijelaz od jake refleksije do prozirnosti tipičan je za sve metale, zbog promjene prirode polarizabilnosti medija i znaka. Odgovor metala na e-magn. ekspozicija je povezana s pobudom zračenja ekst. elektronske ljuske atoma i sličan je odgovoru dielektrika.

U tablici. vrijednosti su dane na sobnoj temperaturi za određene metale u vidljivom i IR području. Optičke karakteristike nekih metala.

Za koso upadnu svjetlost koeficijent refleksije i apsorpcije, kao i fazni pomaci f pri refleksiji, ovise o stanju polarizacije svjetlosti. Za s-polja. koef. vrijednosti zračenja. refleksije Rs monotono raste s porastom upadnog kuta, ovisnost za R-polarizatori. zračenje ima oblik krivulje s minimumom na . Za i vrijednosti su iste. Zbog razlike R P od i od kada se reflektira od metala koso upadnih linearnih polarizatora. valovima, postaje eliptički polariziran. Ovo se koristi za određivanje optičkog parametrima n i c (vidi Fresnelove formule).

Značajke u optičkim apsorpcije se pojavljuju s anomalnim učinkom kože, kada bilo

Rigorozna teorija ovdje se temelji na rješenju kinetike jednadžba za neravnotežnu funkciju raspodjele energije elektrona u polju svjetlosnog vala. Iz teorije proizlazi da postoji posebna, površinska apsorpcija, koja ovisi o vrsti raspršenja slobodnih elektrona na površini metala i nastaje kao rezultat prostora, disperzije vodljivosti. U frekvencijskoj domeni (jako anomalni skin efekt) takav je mehanizam apsorpcije jedini, a koeficijent određen njime. apsorpcija je jednaka:

u slučaju zrcalnog odraza elektrona na površini i kod njihovog difuznog raspršenja. Doprinos

mehanizam je također značajan na višim frekvencijama područje slabo anomalnog efekta kože) kada je dodatna površinska apsorpcija uzrokovana time [u odnosu na (5)] jednaka:

U 7) P- fenomenološki. koeficijent Fuchsova zrcalna refleksija ovisi o mikrogeometriji površine. Iako se učinak grube površine na raspršenje elektrona, strogo govoreći, ne opisuje niti jednim parametrom R, prikladan je za korištenje kao okov. U ovom slučaju, čisto zrcalni odraz ( p = 1) karakteristika lokalno glatkih površina h- srednja kvadratna visina nepravilnosti, L- poveznica. duljina. Za većinu stvarnih površina (difuzno raspršenje elektrona). U tim uvjetima, anomalni skin efekt ima najveći utjecaj na IR apsorpciju plemenitih metala (slika 2).

Riža. 2. Ovisnosti koeficijenta apsorpcije srebra o valnoj duljini na sobnoj temperaturi: 1,3 - izračun prema teoriji anomalnog efekta kože na R= 0 i R= 1, respektivno; 2 - eksperiment.

U vidljivom području spektra postoji dodatna apsorpcija povezana s ekscitacijom na hrapavosti lokalizacije. i podloga e-magn. mod (vidi Površinski optički valovi) , koji se disipativno raspadaju dok se šire duž metalne površine.

optički karakteristike metala se mijenjaju pri zagrijavanju zbog temperaturne ovisnosti frekvencije sudara elektrona.Prema postojećim konceptima, procesi elektron-fononskog, međuelektronskog i elektron-nečistoće () raspršenja daju aditivni doprinos vrijednosti. Pri niskoj temp-pax (- Debye temp-pa) koeficijent. apsorpcija je minimalna i određena je raspršenjem elektrona po površini i nečistoćama, kao i kvantnim efektima u interakciji elektron-fonon. Srednja i bliska infracrvena

gdje je frekvencija elektron-fononskih sudara na Debyevoj temperaturi. Na primjer, na K na l = 10 μm za bakar i (p = 1); 4,7 * 10 -3 ( p = 0) - za srebro. Pri visokoj temp-pax glavni. doprinos i ALI uvode sudare elektrona i fonona čija se frekvencija linearno povećava sa T. Kao rezultat toga, u istom frekvencijskom rasponu

gdje - nezavisno od T apsorpciona komponenta, - termo-optička. koeficijent

Pojavom lasera formirala se nova grana fizike. M., u kojem se proučava interakcija s metalima intenzivnog laserskog zračenja. U teoriji laserskog djelovanja razvijena je osnovna. fizičke reprezentacije. M. o mehanizmima apsorpcije svjetlosti i prijenosa apsorbirane energije. Pri apsorpciji kvanta, kinetika se povećava. energije elektrona, koji se u kratkom vremenu (s) redistribuira između ostalih elektrona kao rezultat međuelektronskih sudara, a temperatura raste. Nadalje, ova energija se prenosi na rešetku u vremenima 10 -10 s, što dovodi do povećanja temperature rešetke ( T i). Nakon nekog vremena obje temperature se izjednače. Grijanje int. slojeva se provodi zbog elektroničkog provođenja topline. T. do. apsorpcija metala raste zagrijavanjem, a zatim to dovodi do postupnog ubrzanja brzine zagrijavanja metala laserskim zračenjem, gustoće, sve do prijelaza u toplinsku nestabilnost. Pri visokim intenzitetima i kratkim izlaganjima laserskom zračenju, apsorpcija može značajno premašiti i razlikovati se od ravnotežne vrijednosti. Osim izravnih stopa rasta-ry, za promjenu koeficijenta. preuzimanja ALI tijekom laserskog zagrijavanja na zraku dolazi do oksidacije metalne površine, praćene stvaranjem apsorbirajućih i interferentnih oksidnih filmova, kao i kisika u kožnom sloju metala. Ovi mehanizmi su bitni kada su izloženi kontinuiranom . Do rasta ALI također dovodi do stvaranja periodičnih na površini. olakšanje kada se metal zagrije u . polje upadnog zračenja i površinski e-magneti pobuđeni njime. valovi. Lasersko djelovanje također mijenja indikator refleksije izvorno zrcalnog metala. površine kao rezultat pojave primjetnog difuznog raspršenja svjetlosti.

Dep. M.-ovo područje je magnetooptičko. fenomeni u feromagnetima, koji se sastoje od utjecaja magnetizacije na stanje kada se svjetlost odbija od metala ili kada prolazi kroz tanke filmove (vidi sl. Kerrov efekt magneto-optički) i objašnjeno u okviru kvantne teorije interakcije ekst. i int. elektrona feromagneta i utjecaj spin-orbitne interakcije na apsorpciju svjetlosti.

U vezi s razvojem teh. optika izraz "M." dobio drugo značenje. Pod M. podrazumijevaju se i op-tič. elementi i sustavi (prije svega ogledala) izrađeni od metala. Koriste se u optici razni uređaji namjene (mikroskopi, teleskopi) kao ekrani, reflektori itd. Široka upotreba dobio M. u krio-vakuum sustavima, a posebno u laserskoj tehnici, koja koristi metal. zrcala u rezonatorima CO 2 lasera. Korištenjem metoda dijamantnog tokarenja moguće je dobiti glatke metalne površine. površine s koef refleksije 98-99% s malim raspršenjem.

Lit.: Sokolov A. V., Optička svojstva metala M., 1961; Gurov K. P., Temelji kinetičke teorije, M. 1966; B o r n M., Wolf E., Osnove optike, prev. s engleskog. 2. izd., M., 1973.; Utjecaj zračenja velike snage na metale, M., 1970; Lifshitz E. M., Pitaevsky L. P. Physical kinetics, M., 1979. M. H. Libenson

Izvana, litij je sličan obični led, također ima svijetlo srebrnu nijansu. Ali njega obilježja su lakoća, mekoća i plastičnost. Metal savršeno komunicira s tekućinama i plinovima okoline, stoga se ne koristi u svom čistom obliku. Litij je u pravilu legiran s drugim tvarima i metalima, najčešće s natrijem. Iako je litij najlakši metal u periodnom sustavu, on također ima najvišu točku taljenja među alkalnim metalima. Litij se topi na 180°C.

Primjena

Neke legure litija koriste se u svemirskoj industriji i elektronici.
- organski spojevi Litij se koristi u prehrambenoj, tekstilnoj i farmaceutskoj industriji.
- U izradi nekih vrsta stakla uključen je i ovaj metal.
- Litij fluorid ima široku primjenu u optici.
- Jedan od najkorisnijih izuma je litij-ionska baterija, koja zahvaljujući svojstvima litija podržava rad raznih gadgeta.
- Za proizvodnju raketnog goriva koriste se litijevi spojevi.
- Pirotehnička industrija ne bi prošla bez litijevog nitrata.

U pirotehničkoj industriji litij se koristi za stvaranje vatrometa crvene boje.

Litij nije granica lakoće metala

U novije vrijeme, znanstveni odjel Sveučilišta u Kaliforniji, predvođen laboratorijom HRL, izumio je novi tvrdi i ultra lagani metal nazvan microlattis. Vrlo lagana struktura novog metala, čija je metalna rešetka slična običnoj spužvi, pokazala se stotinama puta lakšom od pjene. Iako se naizgled novo otkriće čini prilično krhkim, ali gledajući ga pomno, može se primijetiti neobično svojstvo metala da izdrži jednostavno nerealna opterećenja u skladu s indeksom mase.

Na maslačak se može staviti mali komad mikrolattis metala i neće oštetiti ni klobuk.

Tajne lakoće

Tajna je u tome što je novootkriveni metal zapravo zrak. Za razliku od istog litija, čija je metalna rešetka na mikroskopskoj razini izgrađena kao od masivnih greda, mikrorešetka je sastavljena od polimernog lanca šupljih cijevi tisućama puta tanjih od ljudske kose. Zahvaljujući ovim kvalitetama novog materijala, može se koristiti u gotovo svim područjima ljudske djelatnosti, od zvučne izolacije do zrakoplovne industrije.

Do sada smo razmatrali širenje svjetlosti u nevodljivim izotropnim medijima. Okrenimo se sada optici vodljivih medija, uglavnom metala. Običan komad metala sastavljen je od malih kristala koji su nasumično orijentirani. Pojedinačni kristali značajne veličine rijetki su, ali se mogu pripremiti u laboratoriju. Optička svojstva kristala razmatrana su u pogl. 14. Očito se skup nasumično orijentiranih kristala ponaša kao izotropno tijelo, a budući da je teorija širenja svjetlosti u vodljivom izotropnom mediju puno jednostavnija nego u kristalu, ovdje ćemo je razmotriti pobliže.

Prema § 1.1, vodljivost je povezana s oslobađanjem Joule topline. Ovo je nepovratna pojava u kojoj elektromagnetska energija nestaje ili, točnije, prelazi u toplinu, uslijed čega elektromagnetski val slabi u vodiču. Zbog iznimno visoke vodljivosti metala taj je učinak u njima toliko velik da su praktički neprozirni. Ovo svojstvo omogućuje metalima da igraju važnu ulogu u optici. Jaku apsorpciju prati i visoka refleksivnost, tako da metalne površine služe kao izvrsna ogledala. Djelomično prodiranje svjetlosti u metal (iako je dubina prodiranja mala) omogućuje dobivanje informacija o konstantama metala i mehanizmu apsorpcije i promatranja reflektirane svjetlosti.

Prvo, na čisto formalan način razmatramo rezultate koji proizlaze iz prisutnosti vodljivosti, a zatim ukratko raspravljamo o jednostavnom, donekle idealiziranom, fizičkom modelu ovog fenomena koji se temelji na klasičnoj teoriji elektrona. Takav model daje samo grubo objašnjenje za neke od uočenih učinaka; točniji model može se stvoriti samo uz pomoć kvantne mehanike, ali to je izvan dosega ove knjige. Primjenjujemo formalnu teoriju na dva problema od praktičnog interesa: na optiku slojevitih medija koji sadrže apsorbirajući element i na difrakciju svjetlosti na metalnoj kugli.

Iznimno privlačna matematička značajka teorije je da se prisutnost vodljivosti može uzeti u obzir jednostavnim uvođenjem kompleksnog (ili kompleksnog indeksa loma) umjesto stvarne permitivnosti. U metalima prevladava njegov imaginarni dio.

§ 13.1. Širenje valova u vodiču

Razmotrimo homogeni izotropni medij s permitivnošću, magnetskom propusnošću i vodljivošću a. Koristeći materijalne jednadžbe (1.1.9) - (1.1.11), naime

zapisujemo Maxwellove jednadžbe u obliku

Lako je vidjeti da za elektromagnetski poremećaj koji izvana upadne na vodič, možemo (3) zamijeniti jednadžbom . Doista, ako primijenimo operaciju divergencije na jednadžbu (1) i upotrijebimo (3), dobivamo

Diferencirajući jednadžbu (3) s obzirom na vrijeme, nalazimo

Eliminirajući iz posljednje dvije jednadžbe, dobivamo

ili nakon integracije

Dakle, može se vidjeti da se gustoća električnog naboja eksponencijalno smanjuje s vremenom. Vrijeme opuštanja je iznimno kratko za bilo koji medij s značajnom vodljivošću. Za megale je ovo vrijeme mnogo manje od razdoblja valnih oscilacija; na primjer, za svjetlost u narančastom području vidljivog spektra period osciliranja je sec, dok je za bakar oko sec. Za svaku razumnu vrijednost koja se može očekivati, ona je toliko mala u usporedbi s periodom svjetlosnog vala da je u metalu uvijek praktički nula. Tada se jednadžba (3) može prepisati kao

Iz (1) i (2) nakon eliminacije H i korištenja (7), slijedi da E zadovoljava valnu jednadžbu

Prisutnost pojma c znači slabljenje vala, tj. kada se širi kroz medij, val postupno slabi.

Ako je polje strogo monokromatsko i ima cikličku frekvenciju, tj. ako E i H imaju oblik, onda se derivacija i jednadžbe (1) mogu prepisati na sljedeći način:

Tada jednadžba (8) poprima oblik

Ako u ove jednadžbe uvedemo količinu

tada će one formalno postati identične s odgovarajućim jednadžbama za nevodljive medije, gdje se pojavljuje stvarna permitivnost.

Analogija s nevodljivim medijima postat će još bliža ako uz kompleksni valni broj i kompleksnu permitivnost uvedemo i kompleksnu faznu brzinu i kompleksni indeks loma, koji, po analogiji s (1.2.8), (1.2). .12) i (1.3.21), definirani su kao