Materiali per l`ottica

Il vetro: la diffusione
Materiali per l’ottica
Il vetro: la diffusione
Diffusione della luce da parte di particelle disperse nel materiale
Schema del pattern di intensità diffusa dalle particelle
(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
Dipendente da  (colori a dati angoli di vista)
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Il vetro: la diffusione
Cause
1. Presenza di particelle non disciolte
2. Presenza di bolle o fasi diverse (devitrificazione)
3. Fluttuazioni di densità
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)
Vetro flint (SiO2-PbO)
Materiali per l’ottica
m basso
m alto
RIFLESSIONE TOTALE
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.
Le fibre ottiche operano nelle bande infrarosso, visibile e ultravioletto.
Apertura numerica NA
5 – 10 µ
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
dicroismo
-
+
-
-
+
-
+
-
+
+
Legge di Malus
-
+
-
+
+
Polarizzazione per 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.
Piano di incidenza
Piano di riflessione
Miraggi e coatings
polarizzatori
Trattamenti superficiali su lenti oftalmiche
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Coating protettivi
Idrorepellenti e lipofobici
Spessore 5-20 nm
Materiali per l’ottica
Coating protettivi
Materiali per l’ottica
Me=metile
Tetrametoxilano
Etanolato di Titanio
Epoxilano (organic network
former)
Antiriflesso
HLHL circa 0.1% DI RIFLETTANZA
Costi elevati
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Matching indice di riflessione Lord Raileigh 1886
MgF2
circa 1% DI RIFLETTANZA
Antiriflesso
Coating antiriflesso
Film con spessore d che sia multiplo opportuno di un quarto di lunghezza
d’onda della luce incidente si comportano come coating antiriflesso
I r / I 0  R1  R2  2 R1 R2 cos
2
2
4n3d
o
R1=(n3-n1)/(n3+n1)
n1
n3
Film
R2=(n3-n2)/(n3+n2)
d
n2
Interferenza costruttiva
Interferenza distruttiva
o
4n3d
o
substrato
antiriflesso
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4n 3d
d
 2m
m=1,2
 (2m'1) m'  0,1,2
0
4n3