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陶瓷为什么能够透光
发布时间:2008-09-24 浏览:195

概要:   透明的物体,光才能通过。在同一种物体入射的光,经过表面反射、内部吸收过程而发生能量损耗,剩下的部分才成为透射光。因而,作为透明体最好是对于光的反射和吸收少的物体。但是,反射是由空气与物体的折射率之差而决定的,是相对的,所以,所谓透明并不是本质性的东西。另外,吸收才是决定物体透明性的本质因素。在吸收时,有伴随能量吸收的真吸收和没有能量吸收的散射。

透明的物体,光才能通过。在同一种物体入射的光,经过表面反射、内部吸收过程而发生能量损耗,剩下的部分才成为透射光。因而,作为透明体最好是对于光的反射和吸收少的物体。但是,反射是由空气与物体的折射率之差而决定的,是相对的,所以,所谓透明并不是本质性的东西。
另外,吸收才是决定物体透明性的本质因素。在吸收时,有伴随能量吸收的真吸收和没有能量吸收的散射。所谓真吸收,是指由物质中的电子迁移而发生的光能吸收现象所产生的吸收,是由构成物质的原子种类、结构而决定的,是物质固有的性质。一般,在可见光范围(0.4~0.7微米)虽不具备这种固有吸收,但却是透明所必需的。
散射,不产生物质的能量吸收,只发生损失,这就是造成散射光的现象。陶瓷的微观结构,一般除晶粒、晶界以外,还有析出物和气孔构成。光在这样的不均匀介质中通过时,便造成散射。如图1所示,原因有三种:(1)在烧结过程残留下的气孔、由添加剂的偏析或析出而造成的异相、在单一相内的组成梯度等产生的散射;(2)由空位、位错等晶体结构上的不完整性集合体造成的晶界散射;(3)微晶具有光学各向异性时,在晶界等不连续界面上发生反射、折射(双折射)所造成的散射(光学性失配),等。在这三种原因中,光学各向异性体在晶界上发生的光学性失配是物质所固有的,是由材料决定的因素,另外,也是与烧结工艺有关的因素。因而,为了使陶瓷透光,必须是没有光吸收的物质和没有光学各向异性的物质。为使其没有光学各向异性,最好是在晶体结构上形成立方晶系的物质。另外,氧化铝(Al2O3)、氧化铍(BeO)虽然是六方晶系,但在光学上是单轴性结晶,可以使透射光变为散射光而通过。单轴性、双轴性光学各向异性体中,双折射程度很小,接近于各向同性体时,光有可能透过。
那么,只要将构成上述散射原因的析出物、气孔、以及晶界等进行控制,则如表1所列的许多陶瓷都可以使用光通过。这样,透明性和透光性这两个概念的定义也就可以明确了。在以往所述的陶瓷等的散射性物质中,用透光性(translucent);在橡玻璃那样的没有散射,只有吸收的物质中,用透明性(trasparent)。
表 1
组成
晶型
熔点(℃)
制法实例
热 压
高温烧成
(℃)
(Kg/cm2
Al2O3
六方
2050
1500
400
1950
BeO
六方
2570
1200
2000
1800
MgO
立方
2800
770
100
1750
CaO
立方
2570
1150
600
Y2O3
立方
2410
900
800
2200
ZrO2
立方
>2700
1300~1750
500~30000
1450
ThO2
立方
3300
2100
MgO·Al2O3
立方
2135
2150
CaF2
立方
1360
900
2600
GaAs
立方
1240
900~1000
600~3000
PlZT
1450
1000~1300
200~600

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