materiali per l’ottica il vetro: la diffusione. materiali per l’ottica il vetro: la diffusione...

Materiali per l’ottica

Il vetro: la diffusione

Materiali per l’ottica

Il vetro: la diffusione

(A) Particelle di dimensioni inferiori a (Rayleigh scattering)IR~-4

(B) Particelle dalle dimensioni paragonabili a (Mie scattering)IR~-1

(C) Particelle di dimensioni superiori a IR~0

Schema del pattern di intensità diffusa dalle particelle

Dipendente da (colori a dati angoli di vista)

Diffusione della luce da parte di particelle disperse nel materiale

1. Presenza di particelle non disciolte2. Presenza di bolle o fasi diverse (devitrificazione)3. Fluttuazioni di densità

Cause

La composizione e la tecnica di melting (dimensione delle impurezze o disomogeneita’) influisce sull’esponente Iscat -m

m=3.4-4.8

Vetro crown (SiO2-CaO-Na2O) m bassoVetro flint (SiO2-PbO) m alto

Materiali per l’ottica

Il vetro: la diffusione

 secondo la legge di Snell si ha che  

detti  n1 e n2 gli indici di rifrazione dei mezzi

La riflessione totale avviene se l'angolo ϑt    raggiunge l'ampiezza di π/2 , cioè se non esiste più onda rifratta. Questo fenomeno può avvenire nel passaggio da un mezzo più denso a uno meno denso (ovvero, n1 > n2) e l'angolo

per cui non esiste onda rifratta è detto angolo critico.Quando θ > θcrit non appare alcun raggio rifratto: la luce incidente subisce una

riflessione interna totale ad opera dell'interfaccia. Si genera un'onda di superficie, o onda evanescente (leaky wave), che decade esponenzialmente all'interno del mezzo con indice di rifrazione n2.

RIFLESSIONE TOTALE

5 – 10 µ

Vetro di silice di alta purezza.Si inseriscono ossido di boro o biossido di germanio, per modificare gradualmente n.L’uniformita’ delle dimensioni e l’assenza di ellitticita’ sono critiche: tolleranza di 1µ su 1Km.

Polarizzazione e filtri polarizzatori

Onda polarizzata nella direzione y, che si propaga nella direzione z

+

-+

+++

+++

---

-

--

-

 Legge di Malus

dicroismo

Polarizzazione per riflessione

Piano di incidenza

Piano di riflessione

L’intensita’ della luce riflessa con polarizzazione parallela al piano di riflessione e’ maggiore di quella con polarizzazione perpendicolare. Se l’angolo di incidenza e’ quello di Brewster, la polarizzazione perpendicolare non e’ riflessa affatto. In questo caso si trova che il raggio riflesso e quello rifratto sono perpendicolari.

Miraggi e coatings polarizzatori

Materiali per l’ottica

Trattamenti superficiali su lenti oftalmiche

Materiali per l’ottica

Coating protettivi

Spessore 5-20 nm

Idrorepellenti e lipofobici

Materiali per l’ottica

Coating protettivi

Me=metile

Tetrametoxilano Etanolato di Titanio Epoxilano (organic network former)

Materiali per l’ottica

Antiriflesso

MgF2 circa 1% DI RIFLETTANZA

Matching indice di riflessione - Lord Raileigh 1886

HLHL circa 0.1% DI RIFLETTANZACosti elevati

Film con spessore d che sia multiplo opportuno di un quarto di lunghezza d’onda della luce incidente si comportano come coating antiriflesso

Coating antiriflesso

or

dnRR RRII

321

22

210

4cos2/

Film

substrato

n2

n3

n1

dInterferenza costruttiva

mdn

o

24 3 m=1,2

Interferenza distruttiva0,1,2m' )1'2(

4 3

mdn

o

4 3

0

nd

antiriflesso

R1=(n3-n1)/(n3+n1)

R2=(n3-n2)/(n3+n2)

Materiali per l’ottica

Antiriflesso