什么是光学玻璃给玻璃上颜色的方法

在人们的印象中，玻璃是一种易碎透明的材料，而且由于碎片尖锐容易伤人，安全性并不强。然而随着科技的发展，人们不但能够将玻璃的天然优势充分发挥，还能够调整其性能，弥补它的缺点。例如光学玻璃能够满足特定的透光要求，可以制作成各种光学仪器部件，前景十分广阔。

一、什么是光学玻璃

能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。

传输光线的非晶态(玻璃态)光介质材料。可用以做成棱镜、透镜、滤光片等各种光学元件，光线通过后可改变传播方向、位相及强度等。根据不同的要求，可把光学玻璃分为三大类：①无色光学玻璃——在可见及近红外相当宽广波段内几乎是全透明的，是使用量非常大的光学玻璃。按折射率和色散的不同有上百个牌号，可分为两个品种，即冕牌光学玻璃(以K代表)和火石光学玻璃(以F代表)。冕牌玻璃是硼硅酸盐玻璃，加入氧化铝后成为火石玻璃。二者的主要区别是火石玻璃的折射率和色散都非常大，因而光谱元件多用它制造。②耐辐射光学玻璃——具有无色光学玻璃的各项性质，并能在放射性照射下基本不改变性能。用于受γ辐照的光学仪器，其品种及牌号与无色光学玻璃相同。其化学成分是在无色光学玻璃的基础上，添加少量二氧化铈来清理高能辐射在玻璃中形成的色心，使这种玻璃在受辐照后光吸收变化很小。③有色光学玻璃——对某些波长的光具有特定吸收或透射性能。亦称滤光玻璃，有百余个品种。颜色滤光片对某些颜色能选择吸收，中性滤光片对所有波长的光的吸收相同，只是减低光束强度而不改变其颜色。干涉滤光片则是根据光的干涉原理，将不需要的颜色反射掉而不是吸收。

二、给玻璃上颜色的方法

向玻璃原料中添加能够形成着色离子、化合物胶体及金属胶体粒子的物质,使之呈现不同颜色的工艺,按照着色机理可分四种类型:

①离子着色.是向玻璃料中添加钴(Co)、锰(Mn)、镍(Ni)、铁(Fe)、铜(Cu)等过渡元素的化合物,以离子状态存在于玻璃中,由于它们的价电子在不同能级(基态和激发态)之间跃迁,引起对可见光的选择吸收而着色,如钴蓝、锰紫、镍绿等颜色玻璃.

②化合物胶体粒子着色.是向含锌(ZnO)的玻璃中添加硫或硒的化合物(如CdS、CdSe等),在玻璃中形成CdO、ZnS、ZnSe等,然后在低于退火温度下进行两次热处理,形成CdS、CdSe并生长成非常大的胶体粒子,因光散射而使玻璃着色,如硒红、镉黄等颜色玻璃.

③金属胶体粒子着色.是向玻璃原料中添加容易分解成金属状态的氧化物(如金、银、铜等氧化物),先以离子态溶解于玻璃中,经热处理转变成原子态并聚集、长大成胶体粒子,因光散射引起对可见光的吸收而着色,如金红、铜红、银黄等颜色玻璃等.

④半导体着色.是向玻璃料中添加CdS、CdSe、CdTe等着色剂,在可见光区不出现吸收峰而呈连续的吸收区,透光区和吸收区间是一条坡度很陡的分界线.与前述几种着色机理不同,其颜色随CdS/CdSe的比例而变化,如CdS多时接近橙色,CdSe多时呈红色,而CdTe多时则是黑色,即它们依O2、S2、Se2、Te2的次序向长波方向移动.根据半导体能带理论,这些阴离子的亲电势依次变小,可依次用较低的能量(可见光附近)的光,就可以将它们的价电子激发至导带(激发态),使其截短波较限进入可见光区而导致玻璃着色.

相关概念

光学玻璃

光学玻璃（opticalglass），是用于制造光学仪器或机械系统的透镜、棱镜、反射镜、窗口等的玻璃材料。包括无色光学玻璃(通常简称光学玻璃)、有色光学玻璃、耐辐射光学玻璃、防辐射玻璃和光学石英玻璃等。光学玻璃具有高度的透明性、化学及物理学(结构和性能)上的高度均匀性，具有特定和准确的光学常数。它可分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、氟化物和硫系化合物系列。

玻璃

玻璃是非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体。广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。有时把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也称作农业生产体系玻璃。

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