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光学薄膜完整版报告

光学薄膜技术复习提纲闭卷考试 120分钟

考试时间：17周周三下午3:00---5:00（12月30号）

题型：选择题（10*2）填空题（10题24分）判断题（10题）简答题（4题24分）综合题（2题22分,计算1题，论述1题）考试内容包含课本与课件，简答和综合题包含作业和例题

一、判断题

1. 光束斜入射到膜堆时，S －偏振光的反射率总是比p －偏振光的反射率高（正确）

2. 对称膜系可以完全等效单层膜（错误，仅在通带中有类似特性）

3. 对于吸收介质，只要引入复折射率，进行复数运算，那么就可以完全使用无吸收时的公式（正确）

4. 膜层的特征矩阵有两种表达方式：导纳矩阵和菲涅尔系数矩阵（错误）

5. 简单周期性多层膜，在其透射带内R<<1（错误）

6. 在斜入射情况下，带通滤光片S －偏振光的带宽比p －偏振光的带宽为大（正确）

7. 在包含吸收介质时，光在正反两个入射方向上的透过率是一样的（正确）

8. 发生全反射时，光的能量将不进入第二介质（错误）

9. 斜入射时，银反射膜的偏振效应比铝反射膜大（Al ：0.64-i 5.50，Ag ：0.050-i 2.87）（错误，因为

银的折射率远小于铝）

10. 高反射介质膜的截止深度是指在截止波长处的反射率（错误，是指截止带中心处的反射率）

第一章薄膜光学特性计算基础

1、干涉原理：同频率光波的复振幅矢量叠加。

2、产生干涉的条件：频率相同、振动方向一致、位相相同或位相差恒定。

3、薄膜干涉原理：层状物质的平行界面对光的多次反射和折射，导致同频率光波的多光束

干涉叠加。

4、光学薄膜：薄到可以产生干涉现象的膜层、膜堆或膜系。

5、麦克斯韦方程组：

(1) -(2) (3)

0(4)

D H j t B

E t

D ρB ???=+????=???=??= 6、物质方程：

D E B H j E εμσ=??

=??=?

7、光学导纳：00

H N Y K E

εμμ=

8、菲涅尔系数：菲涅尔系数就是界面上的振幅反射系数和振幅透射系数。 9、特征矩阵：表征薄膜特性的矩阵，仅包含薄膜的特征参数

111111cos sin sin cos i i δδηηδδ??

????????

10、虚设层：当膜层厚度对于中心波长来说是/2λ或其整数倍时，该层存在对于中心波长处的透过率/反射率无影响，因此称为虚设层。但该层其他波长处的透过率/反射率还是有影响的。

11、等效界面：入射介质与薄膜和基底组合形成的等效介质之间的界面。

12、等效界面的反射系数和反射率等于其所等效膜堆的反射系数和反射率：

()()00r Y Y ηη=-+，()()2

00R Y Y ηη=-+

13、等效导纳求解的基本思想：

14、薄膜的位相厚度：11112cos N d π

δθλ

=；有效光学厚度：111cos N d θ；光学厚度：11N d ；几何厚度：1d 。

15、单层介质膜层反射率的双重周期性：光学厚度和光波频率。 16、膜系的透射率 T 与光的传播方向无关. 17、由等效导纳计算的单层薄膜的反射率：

()()()()

()()22

00002

0011112

22001111

1cos sin cos sin S S S R Y Y B C B C ηηηηηηηηδηδηηηηηδηδη=-+=-+???-?+-? ???=???+?++? ???

18、膜系等效定理

任意一个多层介质膜系都可以等效成双层膜；只有对称结构的多层膜可以等效成一个单层膜。一、典型膜系

㈠

减反射膜（增透膜）

1、减反射膜的主要功能是什么？

是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。

★2、单层减反射膜的最低反射率公式并计算

★3、掌握常见的多层膜系表达，例如G︱H L︱A代表什么？G︱2 H L︱A？

★5、单层减反射膜只能对某个波长和它附近的较窄波段内的光波起增透作用。为了在较宽的光谱范围达到更有效的增透效果，常采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。

★6、V形膜、W形膜的膜系结构以及它们的特征曲线。P16—17

V——G︱HL︱A

W——G︱2HL︱A

4、减反膜几个重要的技术指标

使用的波段

… 使用的角度或者角度范围

… 剩余反射率要求

… 使用环境

… 在激光领域还有激光阈值要求

㈡高反射膜

★1、镀制金属反射膜常用的材料有铝（Al）、银（Ag）、金（Au）、铬等。

★2、金属反射膜四点特性。P29

①高反射波段非常宽阔，可以覆盖几乎全部光谱范围，当然，就每一种具体的金属而言，它

都有自己最佳的反射波段。

②各种金属膜层与基底的附着能力有较大差距。如Al、Cr、Ni（镍）与玻璃附着牢固；而Au、

Ag与玻璃附着能力很差。

③金属膜层的化学稳定性较差，易被环境气体腐蚀。

④膜层软，易划伤。

㈢分光膜

1、什么是分光膜？

中性分束镜能够在一定波段内把一束光按比例分成光谱成分相同的两束光，也即它在一定的

波长区域内，如可见区内，对各波长具有相同的透射率和反射率之比值——透反比。因而反射光和透射光不带有颜色，呈色中性。

★2、归纳金属、介质分束镜的优缺点：

金属分束镜p32

优点：中性好，光谱范围宽，偏振效应小，制作简单

缺点：吸收大，分光效率低。

使用注意事项：光的入射方向

介质分束镜p30

优点：吸收小，几乎可以忽略，分光效率高。

缺点：光谱范围窄，偏振分离明显，色散明显。

4、偏振中性分光膜只适应于自然光和圆偏振光的中性分束；

5、偏振中性分光膜分出的两束光，光强相等，但偏振状态不同，是两束振动方向互相垂直的线偏振光。因此，也将其称为偏振分光（束）膜。

5、偏振中性分束棱镜是利用斜入射时光的偏振，实现50/50中性分光。

㈣、截止滤光片

★1、什么是截止滤光片？什么是长波通、短波通滤光片？p33

截止滤光片是指要求某一波长范围的光束高效透射，而偏离这一波长的光束骤然变化为高反射的干涉截止滤光片。

抑制短波区、透射长波区的截止滤光片称为长波通滤光片。

抑制长波区、透射短波区的截止滤光片称为短波通滤光片。

㈤、带通滤光片

★1、什么是带通滤光片？P58

在一定的波段内，只有中间一小段是高透射率的通带，而在通带的两侧是高反射率的截止带。

二、薄膜制造技术

1、“真空”是干法镀膜的基础，是光学镀膜机的基础。

1、热蒸发真空镀膜设备主要由三大部分组成：①②③三个系统 p109～111

真空系统、热蒸发系统、膜层厚度控制系统。

冷阱：挡油器，阻止油蒸气进入真空室。

★2、热蒸发法的基本原理。P111

把被蒸发材料加热到蒸发温度，使之蒸发淀积到放置在工件架上的零件表面，形成所需要的

膜层。

4、真空系统组成；真空系统:真空室、抽真空设备、真空检测设备

真空;压强低于一个大气压的任何气态空间

真空度；表征真空的物理量。实际上是用气体压强来表示的。压强越小，真空度越高

真空区可分成哪几个部分？粗真空：＞103Pa；低真空：103～10－1 Pa；

高真空：10－1～10－6 Pa；超高真空：＜10－6Pa

★3、真空度的计量；采用与压强相同的方法和单位。低压强对应高真空度，高压强对应低真空度。单位；pa，1标准大气压=760mmHg=1.01325×10 5 Pa，量度单位：帕斯卡（Pa）

1mmHg=133.3Pa; 1Torr(托)=133.3Pa; 1mbar(毫巴)＝0.75 Torr＝100 Pa

用真空计仪器进行真空度的测量？P112

★4、PVD所需真空度基本确定原则。P112

气体分子的平均自由程大于蒸发源到被镀件之间的距离。

★5、旋片式机械泵工作原理。P113

采用旋片式的转子和定子组成，随着转子的旋转，不断地进行吸气、压缩和排气的循环过程，使连到机械泵的真空室获得真空。

★6、油扩散泵的工作原理。P114，p115图3.3.4

★7、罗茨泵的结构、工作原理。P116

★8、低温冷凝泵的工作原理。P116

请归纳下表：

旋片式机械泵采用旋片式的转子和定子组成，随着转子的旋转，不断地进行吸气、压缩和排气的循环过程，使连到机械泵的真空室获得真空。

油扩散泵加热真空油使之蒸发，油蒸汽沿泵芯导向管道向上喷射，遇到伞形喷嘴改变运动方向，向斜下方喷出，油蒸汽俘获由进气口扩散进入泵腔的气体分子，一同运动到泵壁，沿泵壁向下流动，达到油槽时，气体分子遇热蒸发，被与排气口连接的机械泵抽走。

罗茨泵罗茨泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间内，再经排气口排出。在转子之间，转子与泵壳

内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。。。。。。。。。

低温冷凝泵低温冷凝泵是一种利用低温冷凝和低温吸附原理抽气的真空泵。是无油高真空环境获得的设备。

★9、PVD使用的高真空系统（图3.3.7）工作原理。P117

9、真空测量：

1.热电偶真空计。

2.热阴极电离真空计。

3.冷阴极电离真空计。

★11、什么是电阻加热法？p120

把薄片状或线状的高熔点金属（经常使用的是钨、钼、钛）做成舟箔或丝状的蒸发源，装上蒸镀材料，或用坩埚装上蒸镀材料，让电流通过蒸发源加热蒸镀材料使其蒸发，这就是电阻加热法。

电阻加热法不能蒸发高熔点材料。

★12、什么是电子束加热法？e型电子枪？p121

e型电子枪：电子枪灯丝经高温加热后，产生热电子发射，这些热发射电子经阴极（灯丝）和阳极之间的高压电场加速，并聚焦成束，在线圈磁场的作用下，电子束产生270°角的偏转（电子束轨迹成e型）到达坩埚蒸发源材料的表面，使电子束所带有的巨大的动能转化为热能，对材料进行迅速加热，造成局部高温而汽化蒸发。

电子束加热法可蒸发高熔点材料。

★13、什么是溅射？p123

★14、什么是辉光放电溅射？p123

★15、什么是磁控溅射？p126

★16、什么是离子束溅射？p128

★17、什么是离子镀？p130

膜料加热蒸发，将基片作为阴极，蒸发源作阳极，充入惰性气体（如氩）以产生辉光放电。从蒸发源蒸发的分子或原子发生电离，在强电场加速下轰击并沉积在零件表面。

//★18、热蒸发镀膜与离子镀的绕射特性比较。P131

★19、什么是离子辅助镀？p134

在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器——离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构，使膜层的稳定性提高，达到改善膜层光学和机械性能的目的。

请归纳下表：（镀膜方法不归纳，复习到这儿又是很乱）

电阻加热法把薄片状或线状的高熔点金属做成舟箔或丝状的蒸发源，装上蒸镀材料，或用坩埚装上蒸镀材料，让电流通过蒸发源加热蒸镀材料使其蒸发。

电子束

加热法

将电子束集中轰击薄膜材料的一部分，造成局部高温而汽化蒸发。

溅射用高速正离子轰击膜料（靶）表面，通过动量传递，使其分子或原子获得足够的动能而从靶表面逸出（溅射），在被镀零件表面凝聚成膜。

辉光放电

溅射辉光放电是在真空度约为10 ～10 Pa的真空中，在两个电极之间加上高电压时产生的放电现象。利用电极间的辉光放电进行溅射。

磁控溅射利用磁场与电子交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。

离子束

溅射

用离子源发射的高能离子束直接轰击靶材，使靶材溅射、沉积到零件表面成膜。离子镀蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子沉积在固体表面，称为离子镀。

离子辅助镀在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器——离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构，使膜层的稳定性提高，达到改善膜层光学和机械性能的目的。

18、什么是等离子体

等离子状态使指物质原子内的电子在高温下脱离原子核的吸引，使物质呈为正负带电粒子状态存在。

19溅射与热蒸发镀膜技术比较

与热蒸发镀膜技术比较：

优点为：

膜层在基片上的附着力强，

膜层纯度高，

膜厚可控性和重复性好，

可同时溅射多种不同成分的合金膜或化合物；

缺点为：

需制备专用镀料，

靶利用率低。

离子镀兼有热蒸发的高成膜速率和溅射高能离子轰击的致密膜层的双优效果三、光学薄膜制造工艺

获得光学薄膜两种工艺（PPT-3）

获得光学薄膜两种工艺：物理气相沉积（PVD ）、化学气相沉积（CVD ）和化学液相沉积（CLD ） 1、光学薄膜的光学常数：折射率和厚度。 2、膜层折射率误差来源

1）膜层的填充密度，也叫聚集密度。它是膜层的实材体积和膜层的几何轮廓之比。

2）膜层的微观组织物理结构(晶体结构)。即使用同样的膜层材料，采用不同的物理气态沉积技术（PVD ），得到的膜层具有不同的晶体结构状态，具有不同的介电常数和折射率。 3）膜层的化学成分。采用PVD 的热蒸发技术制造光学薄膜几乎每一种化合物的膜层材料蒸发时都会有一定程度的热分解。沉积在基板表面的膜层是蒸发源材料热分解后又在零件表面再次化合反应的化合物膜层、分解物以及未分解材料的混合物，而且分解、化合反应进行的程度也受不同工艺的影响。最后所得到的是混合物的平均折射率。 3、光学镀膜器件的机械性能: 硬度和牢固度

//提高膜层的机械强度需要考虑哪些工艺参数？请简要说明原因。提高膜层的机械强度需要考虑的工艺参数为：

1）真空度的提高，聚集密度增大，牢固度增加，膜层结构得到改善，化学成分变纯但应力增加。

2）沉积速率提高，聚集密度增大，膜层结构得到改善，光散射变小，牢固度增加。提高沉积速率的途径为增加蒸发源的面积和提高蒸发源的温度。

3）基片温度的提高，有利于将吸附在基片表面的剩余气体分子排除，增加基片和沉积分子之间的结合力；同时会促使物理吸附向化学吸附转化，使膜层更加致密。但温度过高会使膜层变质。

4、薄膜聚集密度P:p =

+薄膜中固体部分的体积（柱体的体积）

薄膜的总体积（柱体空隙）

1、真空镀制光学薄膜的基本工艺过程。P140

5、影响薄膜聚集密度的因素:基片温度；沉积速率；真空度；沉积入射角；离子轰击。

★6、基片清洁的影响。P141

残留在基片表面的污物和清洁剂将导致：

(1)膜层对基片的附着力差；

(2)散射吸收增大抗激光能力差；

(3)透光性能变差。

7、控制折射率的主要工艺途径

控制折射率的主要途径有：

1）真空度。真空度的提高，聚集密度增大，折射率会相应提高。

2）基片温度。提高基片温度可以促进沉积的膜料分子与剩余气体分子的化学反应，改变膜层的结晶形式和晶格常数，从而改变折射率。

3）膜料蒸气分子到基片的入射角。影响膜层的生长特性和聚集密度，所以影响膜层的折射率。小的入射角有利于提高折射率。

4）沉积速率。提高蒸发速率，使膜层颗粒细而致密，折射率也会提高。

8、提高沉积速率的方法

提高沉积速率的方法：提高蒸发源的温度和增大蒸发源的面积。

9、淀积技术有哪两种？试比较其特点。

★6、什么是目视法膜厚控制？如何根据反射光的颜色近似判断薄膜的光学厚度？互补判断。p148

利用人眼对薄膜厚度变化时引起光束透过强度的变化，或薄膜的干涉色的变化，来判断膜层的厚度。

根据薄膜干涉色的变化来控制膜厚是因为当单层薄膜的光学厚度为λ/4，薄膜的折射率为基底折射率的平方根时，则对波长为λ的光而言，产生零反射。而对其他波长的光仍有不同程度的反射。这样，如果入射光是白光，因反射光缺少某些颜色的光而带有颜色，颜色的变化决定于光学厚度的变化。对于一定的颜色，必定相应地对应一定的厚度，于是就可以根据反射光的颜色近似判断薄膜的光学厚度。

7、什么是极值法？

对垂直入射的光，当介质薄膜的光学厚度nd=π／4时，薄膜的反射和透过就会出现一个极值。根据薄膜的这种特性，能够比较精确地控制薄膜的厚度。当记录器上出现一个极值时，我们就知道，现在薄膜的光学厚度是控制波长的λ/4。

8、什么是石英晶振法？p152

当晶片上镀了某种膜层，使晶片的厚度增大，则晶片的固有频率会相应的变化。石英晶体膜厚监控仪是通过测量频率或与频率有关的参量的变化而监控淀积薄膜的厚度。 9、什么是宽光谱膜厚监控？p154

宽光谱膜厚监控是采用宽光谱快速扫描光度计与计算机联合监控膜厚。利用实测的光谱曲线与理论光谱曲线进行比较，以评价函数表示比较结果并将其返回给控制系统，从而及时修正所镀曲线的误差。

10、可以获得均匀膜层厚度的蒸发源与零件位置：p158 1)点状蒸发源置于被镀件所在球面的球心； 2)面状蒸发源位于被镀件所在的同一球面上。 ★11、改善膜层厚度均匀性的措施：p158 1)采用行星夹具 2)增设膜层厚度调节板

17、晶控与光控比较：光控：

①直接控制光学膜层的目标特性参数T 或 R ； ②不同膜层的厚度误差有相互补偿作用； ③对膜层厚度的控制精度较低。晶控：

①控制精度高（1埃），易实现自动控制；

②可直接监控成膜速率，便于工艺稳定重复和闭环控制； ③可控制任意厚度；

④ 温度对石英晶片的 f 影响大，需要恒温措施(增加水冷却装置)。 18、真空热蒸发技术中影响膜层性能的主要工艺因素有：真空度、蒸发速度、烘烤温度、基底表面洁净度。 15、任意厚度的薄膜厚度监控技术 1）石英晶体监控；

石英晶体具有压电效应。其固有频率不仅取决于几何尺寸和切割类型，还与其厚度有关。厚度的改变使得固有频率发生变化。 2）单波长监控；

其实质是光电极值法。数值计算出膜层厚度与不同波长的反射率关系得到某一厚度对应的极值波长。 3）宽光谱扫谱

在很宽的波长范围内监视薄膜特性。直观、精度高。其方法是在镀膜前将所计算出的宽光谱范围法的透过率特性与镀膜时的实测数值比较，不断修正，比较值最小时即停止镀膜。

M M

Q M Q M f f d N

d ρρρρ?=

??参数、表针了膜层和石英晶体的密度。N 为与石英晶体有关的常数。f 为石英晶体的基频，为膜层厚度的变化。

★四、常用光学薄膜材料 1、常见的金属薄膜有哪些？p182 铝、银、金和铬。

2、铝膜、银膜、金膜的特性p182

铝是金属膜中唯一从紫外(0.2μm)到红外(30μm)均具有较高反射率的材料。铝膜对玻璃衬底的附着力较好，机械强度和化学稳定性相对较好，可以满足在多种场合下用做外反射膜。

银膜的优点在可见与红外波段均具有最高的反射率，用做分光薄膜有良好的中性和很小的偏振差异。缺点是紫外区域反射率低，与玻璃的附着较差，机械强度和化学稳定性不佳，易于氧化或者硫化。常用做胶合零件和内反射零件，用做外反薄膜需要选择合适的保护层。

金膜只有在波长大于800nm 的红外区域才表现出高反射特性，薄膜自身拥有良好的化学稳定性，所以常用做红外系统中的外反射镜，不需特别的保护层。金膜与玻璃的附着力不高，可以用铬或者钛作附着力增强层。新蒸发的金膜往往较软，经过一周的放置以后硬度会有所增加。

铬膜的最大优点是在可见光区的分光特性几乎呈中性，在玻璃上的牢固性极佳，吸收特性受沉积条件的影响较小，提高沉积温度有助于提高其反射率。铬膜光学特性的长期稳定性好。铬膜的缺点是吸收较大。 3、常见的介质薄膜材料有哪些？p183

氟化物、硫化物（ZnS ）和氧化物（氧化钛Zr02、氧化锆TiO 2和氧化硅Si02）

()()

()

()()01

i i

j j j j i j j f j i τλ?λ?λ?λλ?λλ==

-∑参数、表示波长编号和膜层编号。为波长处镀前透过能量，

为波长处镀中透过能量。

《光学》期末考试试卷

《光学》期末考试试卷一、（23分）填空和判断（在括号内，对的打√，错的打3）。 1．（5分）偏振光可以具有不同的偏振太，这些偏振态包括_____、______、_______、______、______、______。 2．（4分）波长为１?的伦琴射线被碳散射，在散射角为90°方向上进行观察，则康普顿位移△λ=_________。 3．费马原理是指。 4．光在真空中传播速度只有一个，即光速C，而电子可以有ｖC的任何速度；电子有静止质量，而光子的静止质量为。 5．对光具组来说，物方焦点和象方焦点是一对共轭点。（） 6．棱镜光谱仪的色分辨本领与棱镜底面的宽度成正比；光栅光谱仪的色分辨本领与光栅的狭缝总数成正比。（） 7．平板厚度增加时，等倾干涉条纹变疏，且往里移动。（） 8．在夫琅和费圆孔衍射中，当圆孔变小时，中央亮斑的直径增大；当光源的波长减小时，中央亮斑的直径减小。（） 9．同一种光在不同介质中有不同的波长，因而同一种光在不同介质中观察有不同的颜色。（）二、（27分）选择题（将对的答案编号写在括号内） 1．将扬氏双缝干涉实验装置放入折射率为Ｎ的介质中，其条纹间隔是空气中的（）A．倍B．倍C．倍D．n倍 2．在菲湟耳圆屏衍射的几何阴影中心处（） A．永远是个亮点，其强度只与入射光强有关 B．永远是个亮点，其强度随着圆屏的大小而变 C．有时是亮点，有时是暗点 3．光具组的入射光瞳、有效光阑，出射光瞳之间的关系一般为（） A．入射光瞳和有效光阑对整个光具组共轭 B．出射光瞳和有效光阑对整个光具组共轭 C．入射光瞳和出射光瞳对整个光具组共轭 4．一束平面偏振光以布儒斯特角入射到两个介质的界面，其振动面与入射面平行，此时反射光为（） A．振动方向垂直于入射面的平面偏振光 B．振动方向平行于入射面的平面偏振光 C．无反射光 5．通过一块二表面平行的玻璃板去看一个点光源，则这个点光源显得离观察者（） A．远了B．近了C．原来位置 6．使一条不平行主轴的光线，无偏折（即传播方向不变）的通过厚透镜，满足的条件是入射光线必须通过（） A．光心B．物方焦点C．物方节点D．象方焦点 7．（5分）用迈克耳逊干涉仪观察单色光的干涉，当反射镜M1移动0.1mm时，瞄准点的干涉条纹移过了400条，那么所用波长为（） A．5000? B．4987? C．2500? D．三个数据都不对 8．（5分）一波长为5000?的单色平行光，垂直射到0.02cm宽的狭缝上，在夫琅禾费衍射

高分子材料环氧树脂综述

高分子材料环氧树脂综述摘要：环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。本文将简单介绍环氧树脂的结构、性能、应用及研究现状，重点介绍环氧树脂的应用前景和研究现状。关键词：高分子材料；环氧树脂；结构；研究现状一、前言在世界范围内, 高分子材料的制品属于最年轻的材料.它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势, 将是 21 世纪最活跃的材料支柱. 面向21 世纪的高科技迅猛发展, 带动了社会经济和其他产业的飞跃, 高分子已明确地承担起历史的重任, 向高性能化、多功能化、生物化三个方向发展.21 世纪的材料将是一个光辉灿烂的高分子王国. 环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。双酚A 型环氧树脂不仅产量最大，品种最全，而且新的改性品种仍在不断增加，质量正在不断提高。我国自1958年开始对环氧树脂进行了研究，并以很快的速度投入了工业生产，至今已在全国各地蓬勃发展，除生产普通的双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂外，也生产各种类型的新型环氧树脂，以满足国防建设及国家经济各部门的急需。二、基本分类 1.分类标准环氧树脂的分类目前尚未统一，一般按照强度、耐热等级以及特性分类，环氧树脂的主要品种有16种，包括通用胶、结构胶、耐高温胶、耐低温胶、水中及潮湿面用胶、导电胶、光学胶、点焊胶、环氧树脂胶膜、发泡胶、应变胶、软质材料粘接胶、密封胶、特种胶、潜伏性固化胶、土木建筑胶16种。 2.几种分类对环氧树脂胶黏剂的分类在行业中还有以下几种分法：（1）按其主要组成分为纯环氧树脂胶黏剂和改性环氧树脂胶黏剂；（2）按其专业用途分为机械用环氧树脂胶黏剂、建筑用环氧树脂胶黏剂、电子环氧树脂胶黏剂、修补用环氧树脂胶黏剂以及交通用胶、船舶用胶等；（3）按其施工条件分为常温固化型胶、低温固化型胶和其他固化型胶；（4）按其包装形态可分为单组分型胶、双组分胶和多组分型胶等；还有其他的分法，如无溶剂型胶、有溶剂型胶及水基型胶等。但以组分分类应用较多。三、几种常见环氧树脂结构

杭州光学膜项目可行性研究报告

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摘要说明— 光学薄膜大致可以分为两组：偏光片和背光模组光学薄膜，主要应用领域是TFT-LCD。LCD主要由液晶、背光模组、玻璃基板、偏光片及TFT电极等几大部件组成。该光学膜项目计划总投资11360.35万元，其中：固定资产投资 7693.98万元，占项目总投资的67.73%；流动资金3666.37万元，占项目总投资的32.27%。达产年营业收入24992.00万元，总成本费用19382.23万元，税金及附加217.31万元，利润总额5609.77万元，利税总额6600.84万元，税后净利润4207.33万元，达产年纳税总额2393.51万元；达产年投资利润率49.38%，投资利税率58.10%，投资回报率37.04%，全部投资回收期4.20年，提供就业职位357个。光学薄膜的应用始于20世纪30年代，至今已形成一门独立的技术，广泛应用在天文、军事、医学、科学检测、光显示和光通讯等行业中。光学薄膜能改善系统性能，对光学仪器的质量起着重要或决定性的作用。报告内容：项目基本情况、项目背景、必要性、项目市场分析、投资方案、项目选址科学性分析、土建工程分析、工艺先进性、环境保护概述、企业卫生、项目风险说明、项目节能可行性分析、项目计划安排、投资方案说明、经济收益分析、项目总结、建议等。

规划设计/投资分析/产业运营

杭州光学膜项目可行性研究报告目录第一章项目基本情况第二章项目背景、必要性第三章项目市场分析第四章投资方案第五章项目选址科学性分析第六章土建工程分析第七章工艺先进性第八章环境保护概述第九章企业卫生第十章项目风险说明第十一章项目节能可行性分析第十二章项目计划安排第十三章投资方案说明第十四章经济收益分析第十五章招标方案第十六章项目总结、建议

光学薄膜技术第二章课件

典型膜系介绍根据其作用可以将光学薄膜的类型简单的分为： 1、减反射膜或者叫增透膜 2、分束膜 3、反射膜 4、滤光片 5、其他特殊应用的薄膜一. 减反射膜（增透膜）在众多的光学系统中，一个相当重要的组成部分是镜片上能降低反射的镀膜。在很多应用领域中，增透膜是不可缺少的，否则，无法达到应用的要求。就拿一个由18块透镜组成的35mm 的自动变焦的照相机来说，假定每个玻璃和空气的界面有4%的反射，没有增透的镜头光透过率为23%，镀有一层膜（剩余的反射为%）的镜头光透过率为%，镀多层膜（剩余的反射为%）的为%。大功率激光系统要求某些元件有极低的表面反射，以避免敏感元件受到不需要的反射光的破坏。此外，宽带增透膜可以提高象质量、色平衡和作用距离，而使系统的全部性能增强。当光线从折射率为n0的介质射入折射率为n1的另一介质时，在两介质的分界面上就会产生光的反射，如果介质没有吸收，分界面是一光学表面，光线又是垂直入射，则反射率R 为：例，折射率为的冕牌玻璃，每个表面的反射约为%，折射率较高的火石玻璃表面的反射更为显著。这种表面反射造成了两个严重的后果： ①光能量损失，使像的亮度降低； ②表面反射光经过多次反射或漫射，有一部分成为杂散光，最后也达到像平面，使像的衬度降低，分辨率下降，从而影响光学系统的成像质量。减反射膜，又称增透膜，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。最简单的增透膜是单层膜，它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的介于空气折射率和光学元件折射率之间的薄膜。以使某些颜色的单色光在表面 R T n n n n R -=???? ??+-=12 1010透射率

光学薄膜技术第三章薄膜制造技术

第三章薄膜制造技术光学薄膜可以采用物理汽相沉积（PVD)和化学液相沉积（CLD)两种工艺来获得。CLD工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，废水废气对环境造成污染，已很少使用。 PVD需要使用真空镀膜机，制造成本高，但膜层厚度能够精确控制，膜层强度好，目前已广泛使用。 PVD分为热蒸发、溅射、离子镀、及离子辅助镀等。制作薄膜所必需的有关真空设备的基础知识用物理方法制作薄膜，概括起来就是给制作薄膜的物质加上热能或动量，使它分解为原子、分子或少数几个原子、分子的集合体（从广义来说，就是使其蒸发），并使它们在其他位置重新结合或凝聚。在这个过程中，如果大气与蒸发中的物质同时存在，那就会产生如下一些问题： ①蒸发物质的直线前进受妨碍而形成雾状微粒，难以制得均匀平整的薄膜； ②空气分子进入薄膜而形成杂质； ③空气中的活性分子与薄膜形成化合物； ④蒸发用的加热器及蒸发物质等与空气分子发生反应形成化合物，从而不能进行正常的蒸发等等。因此，必须把空气分子从制作薄膜的设备中排除出去，这个过程称为抽气。空气压力低于一个大气压的状态称为真空，而把产生真空的装置叫做真空泵，抽成真空的容器叫做真空室，把包括真空泵和真空室在内的设备叫做真空设备。制作薄膜最重要的装备是真空设备．真空设备大致可分为两类：高真空设备和超高真空设备。二者真空度不同，这两种真空设备的抽气系统基本上是相同的，但所用的真空泵和真空阀不同，而且用于真空室和抽气系统的材料也不同，下图是典型的高真空设备的原理图，制作薄膜所用的高真空设备大多都属于这一类。下图是超高真空设备的原理图，在原理上，它与高真空设备没有什么不同，但是，为了稍稍改善抽气时空气的流动性，超高真空设备不太使用管子，多数将超高真空用的真空泵直接与真空室连接，一般还要装上辅助真空泵（如钛吸气泵）来辅助超高真空泵。 3.1 高真空镀膜机 1.真空系统现代的光学薄膜制备都是在真空下获得的。普通所说的真空镀膜，基本都是在高真空中进行的。先进行(1)然后进行(2)。因为所有的（超）高真空泵只有在真空室的压力降低到一定程度时才能进行工作，而且在高真空泵（如油扩散泵）中，要把空气之类的分子排出，就必须使排气口的气体压力降低到一定程度。小型镀膜机的真空系统低真空机械泵+高真空油扩散泵+低温冷阱

光学期末考试试卷

物电学院2013~2014学年（一）学期《光学》期末考试 A 卷专业班级姓名学号温馨提示： 1、请按照要求把答案写在答题本上； 2、试卷和答题本都要上交！一.单项选择题(2×10=20分)。 1. 在杨氏双缝干涉实验中，如果在上面的缝中，插入一个折射率为n ，厚度为d 的玻璃片，那么相应的干涉光的光程差将改变 A. nd ； B. d n )1(-； C. d n )1(+； D.d 。 2. 下面对薄膜干涉的描述，正确的是 A. 薄膜厚度相等的是等厚干涉，厚度不等的是等倾干涉； B. 无论等厚干涉还是等倾干涉，干涉光之间都有半波损失； C. 为了更好的观测效果，实验中必须使用点光源； D. 等倾干涉图样中，越靠近圆心处条纹的级数越高。 3. 在多缝干涉实验中，如果缝的个数N 个，则下面说法正确的是 A. 有N 个主极大值； B. 在两个主极大值之间有N 个极小值； C. 各个主最大值光强相等； D. 在两个主极大值之间有N-1个次最大值。 4. 如果圆孔具有一定大小的半径使得对于某位置只有波面上前3个半波带露出，那么它的光强和不用光阑时该位置的光强之比为 A. 1； B. 2； C. 4； D. 8。 5. 在夫琅和费单缝衍射实验中，若减小缝宽，其他条件不变，则中央明条纹 A. 宽度变小； B. 宽度变大； C. 宽度不变，强度不变； D. 宽度不变，强度变小。 6. 下面两列光波()?? ???? ??? ??--+-=2cos cos 01πωωkz t kz t A y x 和()????? ???? ??+-+-=2sin sin 02πωωkz t kz t A y x 的偏振态为 A. 左旋圆偏振光，右旋圆偏振光； B. 左旋圆偏振光，左旋圆偏振光； C. 右旋圆偏振光，左旋圆偏振光； D. 右旋圆偏振光，右旋圆偏振光。

14种光学塑料的材料特点

14种光学塑料的材料特点一、光学塑料分类塑料材料一般分为热塑性和热固性塑料。热塑性塑料指的是可反复加热仍可塑的塑料。光学塑料大部分为热塑性塑料，常用的有：聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）聚苯乙烯（PS）聚碳酸脂（PC）等。热固性塑料：指的是在所用的合成树脂在加热初期软化，具有可塑性，继续加热则随着化学反应燮硬使形状固定不再发生变化。常用的材料有：烯丙基二甘醇碳酸脂（CR-39）环氧光学塑料二、主要的光学塑料 1.聚甲基丙烯酸甲脂PMMA Polymethylmethacrylate，简称PMMA，也称Acrylic。摩尔量约为50万---100万，（摩尔量对聚合物的性能有很大的影响）nd=1.491，色散系数Vd=57.2，是“王冕”材料，透过率约92%，加速老化后240H透过率仍能达到92%，在室外使用10年后只降到88%，能透过波长270nm以上的紫外光。PMMA能透过X射线和Y射线，其薄片能透过α射线和β射线，但是能吸收中子线。PMMA密度为1.19kg/m3，在20℃*109Pa时的平均吸水率为2%，在所有光学塑料中它的吸水率最高，弹性模量为3.16*109Pa，泊松比为0.32，抗张强度为(462---703) *109Pa。PMMA 的线形膨胀系数为 8.3*10-5 K-1，比K9玻璃大10倍，但PMMA从高温冷却时的光学记忆即组件恢复到它原来尺寸的性能要比玻璃好，它

的折射率随温度的变化dn/dt为-8.5*10-5，比K9玻璃大出约30倍，但是它是负值。热导率为0.192W/(m*k)，比热容为1465J/(kg*k)，它的玻璃化温度为105℃，熔化温度为180℃。PMMA耐稀无机酸去污液，油脂和弱碱的性能优良，耐浓无机酸中等，不耐醇，酮，溶于芳烃，氯化烃有机溶剂，为强碱及温热的NaOH，KOH所侵蚀，与显影液不起反应。PMMA有优良的耐气候性，在热带气候下曝晒多年，它的透明度和色泽变化小。PMMA目前于广泛被用于制造照相机，摄录一体机，投影机，光盘读出头以及军用火控和制导系统中的非球面透镜和反射镜，还用来制造菲涅尔透镜，微透镜数组，隐形眼镜，光纤，光盘基板等零件。 2.聚苯乙烯PS Polystyrene，简称PS，也称Styrene。这是一种火石类热塑性光学塑料，尽管它的抗紫外辐射性能，抗划伤性能都不如PMMA，但它折射率高，nd=1.59—1.660，阿贝系数小Vd=30.8，所以当它和PMMA组合时可以成为对F和C谱线进行校正的消色差透镜，二级光谱的校正一般比玻璃的消色差透镜还要更好一些。它的透过率为88%，它的双折射率较大，在阳光作用下聚苯乙烯容易变黄。PS能自由着色，无嗅无味无毒，不致产生霉菌，吸湿性小吸只有0.02%。PS热变形温度为70--98℃，与配方及后处理有关，它的最高连续使用温度为60--80℃，成型收缩率为0.45%，其零件经退火处理可减少内应力还可提高机械强度，无前因

大学物理--光学期末试卷答案

1 单选(2分) 在双缝干涉实验中，用单色自然光在屏上形成干涉条纹。若在两缝后放一个偏振片，则得分/总分 ? A. 干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱 ? B. 无干涉条纹 ? C. 干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强 ? D. 干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱正确答案：A你没选择任何选项 2 单选(2分) 得分/总分 ? A.

? B. ? C. ? D. 正确答案：A你没选择任何选项 3 单选(2分) 用单色光做杨氏双缝实验，如现将折射率n=1.5的薄透明玻璃片盖在下侧缝上，此时中央明纹的位置将：得分/总分 ? A. 向上平移，且间距改变 ? B. 向上平移，且条纹间距不变 ? C. 不移动，但条纹间距改变 ? D. 向下平移，且条纹间距不变正确答案：D你没选择任何选项

4 单选(2分) 关于普通光源，下列说法中正确的是：得分/总分 ? A. 普通光源同一点发出的光是相干光 ? B. 利用普通光源可以获得相干光 ? C. 两个独立的普通光源如果频率相同，也可构成相干光源。 ? D. 两个独立的普通光源发出的光是相干光正确答案：B你没选择任何选项 5 单选(2分) 得分/总分 ? A.

? B. ? C. ? D. 正确答案：A你没选择任何选项 6 单选(2分) 得分/总分 ? A. ? B. ? C. ? D.

正确答案：C你没选择任何选项 7 单选(2分) 严格地说，空气的折射率大于1，因此在牛顿环实验中，若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去时，干涉圆环的半径将：得分/总分 ? A. 不变 ? B. 变大 ? C. 消失 ? D. 变小正确答案：B你没选择任何选项 8 单选(2分) 有两个几何形状完全相同的劈尖：一个由空气中的玻璃形成，一个由玻璃中的空气形成。当用相同的单色光分别垂直照射它们时，从入射光方向观察到干涉条纹间距得分/总分 ? A. 两劈尖干涉条纹间距相同 ? B. 玻璃劈尖干涉条纹间距较大 ?

现代高分子材料综述(非常好!!)

现代高分子材料综述材料学王晓梅学号：112408 摘要高分子材料作为新时期的全新全能型材料，是现代人类发展的重要支柱，是发展高新科技的基础与先导，高分子材料的应用将会使人类支配改造自然的能力和社会生产力的发展带到一个新的水平，对人类的发展将会出现前所未有的促进。本文将从高分子材料的定义、主要种类、应用和以塑料为例介绍与人类生活息息相关的高分子材料的相关常识。本文综述了各类高分子材料的研究及发展，主要论述了导电高分子材料、功能高分子材料、工程高分子材料、复合高分子材料以及生物高分子材料等应用领域。前言高分子材料是由相对分子质量比一般有机化合物高得多的高分子化合物为主要成分制成的物质。一般有机化合物的相对分子质量只有几十到几百，高分子化合物是通过小分子单体聚合而成的相对分子质量高达上万甚至上百万的聚合物。巨大的分子质量赋予这类有机高分子以崭新的物理、化学性质：可以压延成膜；可以纺制成纤维；可以挤铸或模压成各种形状的构件；可以产生强大的粘结能力；可以产生巨大的弹性形变；并具有质轻、绝缘、高强、耐热、耐腐蚀、自润滑等许多独特的性能。于是人们将它制成塑料、橡胶、纤维、复合材料、胶粘剂、涂料等一系列性能优异、丰富多彩的制品，使其成为当今工农业生产各部门、科学研究各领域、人类衣食住行各个环节不可缺少、无法替代的材料[1]。由于高分子化学反应和合成方法对高分子化学学科发展的推动，促进了高分子合成材料的广泛应用。同时，随着高分子材料的发展，纳米技术与生物技术之间的界限变得越来越小，并与更多的传统分子科学与技术相结合。因此，我们相信，高分子技术的发展促使使各类高分子材料得到更加迅速的发展，推广和应用。 1

天津大学-2015学年工程光学期末考试试卷

天津大学工程光学（上）期末考试试卷一．问答题：（共12分，每题3分） 1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？ 2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？ 3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？ 4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？二．图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分） 1．求像A 'B ' 2．求像A 'B ' 3．求物AB 经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距 4．判断光学系统的成像方向 5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场 6．判断棱镜的成像方向题2-3图题2-2图

三．填空：（共10分，每题2分） 1．照明系统与成像系统之间的衔接关系为： ①________________________________________________ ②________________________________________________ 2．转像系统分____________________和___________________两大类，其作用是：_________________________________________ 3．一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为_________________, 该学生裸眼所能看清的最远距离为_________________。 4．光通过光学系统时能量的损失主要有：________________________, 题2-4图题2-5图题2-6图

________________________和_______________________。 5．激光束聚焦要求用焦距较________的透镜，准直要用焦距较________的透镜。四．计算题：（共60分） 1．一透镜焦距mm f 30'=，如在其前边放置一个x 6-=Γ的开普勒望远镜，求组合后系统的像方基点位置和焦距，并画出光路图。（10分） 2．已知mm r 201=，mm r 202-=的双凸透镜，置于空气中。物A 位于第一球面前mm 50处，第二面镀反射膜。该物镜所成实像B 位于第一球面前mm 5，如图所示。若按薄透镜处理，求该透镜的折射率n 。（20分） 3．已知物镜焦距为mm 500，相对孔径101 ，对无穷远物体成像时，由物镜第一面到像平面的距离为 mm 400，物镜最后一面到像平面的距离为mm 300。（1）按薄透镜处理，求物镜的结构参数；（8分）（2）若用该物镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为mm 2，求望远镜的视觉放大率；（4分）（3）求目镜的焦距、放大率；（4分）（4）如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；（6分）（5）望远镜的分辨率；（2分）（6）如果视度调节为折光度，目镜应能移动的距离。（2分）（7）画出光路图。（4分）工程光学（上）期末考试参考答案一．简答题：（共12分，每题3分） 1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距'f 、相对孔径'/f D 和视场角ω2。焦距影响成像的大小，相对孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。 2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？

光学高分子材料简述及性能表征

光学高分子材料简述及性能表征摘要：高分子材料在光学领域得到了广泛的应用，作为大型光学元器件的背投屏幕更是利用先进的高分子材料技术获得了各种优异的性能。简单介绍了背投屏幕的分类、材料和制造工艺，以及光学高分子材料的历史、分类和新的发展，以及主要性能表征。前言：背投屏幕是背投显示的终端，在很大程度上影响整个光学显示系统的性能。背投屏幕分为背投软质屏幕、背投散射屏幕和背投光学屏幕。背投软质屏幕具备廉价、运输安装方便等优点，但是亮度均匀性比较差、严重的“亮斑效应”、光能利用率低、可视角度小等。分辨率低和对比度低。散射屏幕视角大、增益低、“亮斑效应” 明显。采用不同的工艺制造。有些采用在压克力板材表面进行雾化处理，增加散射。有些应用消眩光玻璃模具复制表面结构，基材内添加光扩散剂及调色剂制造。有些为降低成本直接在透明塑料板材表面粘贴背投软质屏幕制造。现在应用最广泛的就是微结构光学型背投影屏幕。光学型背投影屏幕指的是利用微细光学结构来完成光能分布、实现屏幕功能的这一类屏幕。主要有FL

型（Fresnel lens-lenticular lenses）、FD型(Frensnel lens-Diffusion cover)、FLD型（Fresnel lens-Lenticular lenses-Diffusion cover）、BS型(Fresnel lens-Lenticular lenses-Black strips)。微光学结构复制主要采用模压或铸造等复制技术。铸塑又称浇铸，它是参照金属浇铸方法发展而来的。该成型方法是将已准备好的浇铸原料（通常是单体，或经初步聚合或缩聚的浆状聚合物与单体的溶液等）注入一定的模具中，使其发生聚合反应而固化，从而得到与模具型腔相似的制件。这种方法也称为静态铸塑法。静态铸塑技术可用来将电铸镍模具板上的微光学图形转移到塑料表面。铸塑法得到的制件无针眼，无内力应变，无分子取向。重要的是，对于非晶态塑料来说，静态铸塑得到的制件相对于其它工艺一般具有更高的透光率，表现出优越的光学性质。背投光学屏幕属于大尺寸微光学元件，由于体积较大用模压工艺生产存在加工设备复杂、成本高、合格率低的缺点，主要用浇铸工艺来生产。正文：高分子材料应用于光学领域最早由Arthur Kingston开始，他于1934年取得了注

天大工程光学(下)期末考试试卷及答案

工程光学（下）期末考试试卷一、填空题（每题2分，共20分） 1．在夫琅和费单缝衍射实验中，以钠黄光（波长为589nm ）垂直入射，若缝宽为0.1mm ，则第1极小出现在（）弧度的方向上。 2．一束准直的单色光正入射到一个直径为1cm 的汇聚透镜，透镜焦距为50cm ，测得透镜焦平面上衍射图样中央亮斑的直径是3 1066.6-?cm ，则光波波长为（）nm 。 3．已知闪耀光栅的闪耀角为15o ，光栅常数d=1μm ，平行光垂直于光栅平面入射时在一级光谱处得到最大光强，则入射光的波长为（）nm 。 4．晶体的旋光现象是（），其规律是（）。 5．渥拉斯棱镜的作用（），要使它获得较好的作用效果应（）。 6．() =?? ? ?????????-??????-??????110 01 01 1111i i 利用此关系可（）。 7．波片快轴的定义：（）。 8．光源的相干长度与相干时间的关系为（）。相干长度愈长，说明光源的时间相干性（）。 9．获得相干光的方法有（）和（）。 10．在两块平板玻璃A 和B 之间夹一薄纸片G ，形成空气劈尖。用单色光垂直照射劈尖，如图1所示。当稍稍用力下压玻璃板A 时，干涉条纹间距（），条纹向（）移动。若使平行单色光倾斜照射玻璃板（入射角01>i ），形成的干涉条纹与垂直照射时相比，条纹间距（）。二、问答题（请选作5题并写明题号，每题6分，共30分） 1．简要分析如图2所示夫琅和费衍射装置如有以下变动时，衍射图样会发生怎样的变化？ 1）增大透镜L 2的焦距； 2）减小透镜L 2的口径； 3）衍射屏作垂直于光轴的移动（不超出入射光束照明范围）。

光学树脂材料综述

摘要:我国眼镜片行业所用各种树脂消耗量大约为６０００吨／年。然而，本土企业生产的光学树脂还不到总量的５％，中高端树脂市场基本还是空白。本文对传统光学树脂材料和新型光学树脂材料进行了综述。关键词:光学树脂材料；树脂镜片上世纪３０年代以前，光学领域的主要材料是光学玻璃，其种类有将近２４０多种，折射率从１．４到２．８，可以选择的范围相当广。眼镜片对比重和抗冲击性能的要求都比较高，然而大部分光学玻璃比重较高，容易破碎。与光学玻璃相比，光学树脂具有质量轻、抗冲击和易加工成型等优点，一经推出，很快就替代了光学玻璃成为眼镜片的主流产品。国外对光学树脂的开发研究工作始于上世纪２０年代，到目前为止已经生产出数十种不同规格的光学树脂，其中，日本、美国、德国和比利时等国家已有多种新型树脂商业化，他们在我国申请大量的专利，期望长久占有中国市场，赚取高额的垄断利润。与国外相比，国内树脂镜片生产厂家研发力量单薄，生产技术大多是通过国外引进，基本没有新型的树脂材料推出。上海伟星光学有限公司是一家以技术为导向的高新技术企业，积极打造自己的技术优势，通过不断的努力开发出新型的树脂材料，商品牌号ＰＵ－１、ＰＵ－２，并已经向国家专利局申请了专利。该技术填补了国内眼镜行业的空白，达到国际先进水平，该项技术将使得中国在光学树脂原料的生产领域占有一席之地。为了让更多的人对光学树脂有更深的了解，本文将分传统光学树脂材料和新型光学树脂材料两类，对光学树脂材料进行综述。 1 传统光学树脂材料传统的光学树脂材料有聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＡＡ）、聚苯乙烯（ＰＳ）、聚碳酸酯（ＰＣ）和聚双烯丙基二甘醇碳酸酯（ＣＲ－３９）。其中甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物为一种新型的树脂，其名称为ＭＳ；苯乙烯和丙烯氰共聚为另外一种树脂，其名称为ＮＡＳ。表１－１详细介绍了这些树脂的性能，并与光学玻璃进行了比较。编者按：上海伟星光学有限公司依靠自身研发力量，目前已经成功开发出１．６１和１．６７高折射率聚胺酯树脂镜片单体，并申请两项专利。相关技术填补了国内眼镜行业的空白。伟星光学认为，这只是本土镜片公司走研发创新之路，拥有自主知识产权的第一步，离发达国家在镜片单体研发方面取得的成就还相距甚远。伟星公司开设此专栏，旨在与行业有识之士共同探讨本土企业树脂镜片如何创新——或自主研发、或与国外与国内相关机构合作、或与国外镜片企业达成技术合作，共同推动本土镜片在技术创新领域获得突破，实现产品升级。光学树脂材料综述文汪山献松陈国贵从表１中可以看出，从折射率角度而言，玻璃的折射率更高，传统光学树脂的折射率相对较低。光学玻璃在阿贝数、玻璃化温度和抗老化方面都有着很好的性能，但是其密度高、冲击强度低，这对于眼镜镜片而言将会带来两个致命的弱点：镜片太重而且容易破碎。基于对眼睛的保护，光学树脂塑料取代了光学玻璃成为眼镜片的主流材料。就传统树脂材料而言，ＰＭＭＡ具有较高的阿贝数和较低的双折射率，光透过时其色散程度很低，但是其折射率和冲击强度较低。ＣＲ－３９是早期最成功的光学树脂，具有很高的阿贝数，较好的抗冲击强度，做成树脂镜片可以通过ＦＤＡ测试（落球实验，美国镜片的检验标准），另外其变性温度很高，有利于镜片的后续加工。ＣＲ－３９树脂是由美国ＰＰＧ公司于１９４５年投放市场的，又名哥伦比亚树脂（Ｃｏｌｕｌｎｂｉａ　Ｒｅｓｉｎ），是聚双烯丙基二甘醇碳酸酯的商品名称，单体的结构如下：因为是烯丙基型双键，聚合活性低，需要高效引发剂如ＩＰＰ、ＥＨＰ引发才能聚合；由于是高度交联，其制品连续使用温度可以承受１００℃，短暂工作温度可以达到１５０℃。随着新型树脂材料的不断推出，ＣＲ－３９由于其折射率太低，在光学树脂领域所占的份额逐年降低，目前已经逐渐淡出中国的镜片市场。ＰＣ具有较高的折光指数，其优良的抗冲击性能受到了广大美国用户的肯定，占据着美国镜片市场的３０％，但是在中国的市场份额较低，最主要的原因是该树脂镜片的阿贝数较低，抗老化性能不好，另外镜片基材较软，不耐磨损。ＰＳ尽管有较高的折射率，但是由于其阿贝数较低、抗老化性能差和抗冲击性能差等多种原因，很少单独作为光学镜片的树脂材料，往往都是和其他材料复合使用。目前，国内市场使用最多的是ＭＳ。ＭＳ　的折射率高于ＣＲ－３９，阿贝数也比ＰＣ高，且该材料加工制备简单，价格比较便宜，受到了广大中国消费者的欢迎。ＮＡＳ的折射性能nd νd b b(nm)T%T%UV IPS L H Td R%α ρSR% BK-71.52640.3 9292 565 0.0742.53 光学玻璃SF-21.64340.4 8989 428 8.83.85 光学塑料 PM M A 1.4958-12<209291～922～380～10090～1002.00.71.190.2～0.6 PS 1.5931-15>1009060～702～370～90940.20.81.060.1～0.5 PC 1.5830-1420～1009070～8080～100701300.40.71.20.5～0.8 N A S 1.5734～35-1420～1009070～802～370～90900.80.71.070.2～0.6 PM M A 1.5640-1420～10089882～370～95900.80.81.090.1～0.5 PM M A 1.5058 20～10091902～31001401.01.21.3214nd ：折光指数， νd ：阿贝数， β:折射率温度系数， b ：双折射，T%UV ： UV 照射2000小时后的透光率，IPS ：冲击强度，LH ：洛式硬度，Td ：热变形温度, R%：饱和吸湿率, α：热膨胀系数， SR%：成型收缩率表1 光学玻璃和光学树脂的性能比较 ■　【伟星科技?树脂镜片创新论坛】 ■ 060 ■ China Glasses

光学期末试题

第一章习题一、填空题： 1001．光的相干条件为、和。 1015.迈克尔逊干涉仪的反射镜M 2移动0.25mm 时,看到条纹移动的数目为1000个，若光为垂直入射，则所用的光源的波长为_____________。 1039,光在媒介中通过一段几何路程相应的光程等于_________和_________的乘积。 1089. 振幅分别为A 1和A 2的两相干光同时传播到p 点，两振动的相位差为ΔΦ。则p 点的光强I ＝__________________。 1090. 强度分别为1I 和2I 的两相干光波迭加后的最大光强max I =_____________。 1091. 强度分别为I 1和I 2的两相干光波迭加后的最小光强min I =_____________。 1092. 振幅分别为A 1和A 2的两相干光波迭加后的最大光强max I =_____________。 1093. 振幅分别为A 1和A 2的两相干光波迭加后的最小光强min I =_____________。 1094. 两束相干光迭加时，光程差为λ/2时，相位差 =_____________。 1095. 两相干光波在考察点产生相消干涉的条件是光程差为半波长的_______倍，相位差为π的_________倍。 1096. 两相干光波在考察点产生相长干涉的条件是光程差为波长的_______倍，相位差为π的_________倍。 1097. 两相干光的振幅分别为A 1和A 2，则干涉条纹的可见度v=____________。 1098. 两相干光的强度分别为I 1和I 2，则干涉条纹的可见度v=____________。 1099.两相干光的振幅分别为A 1和A 2，当它们的振幅都增大一倍时，干涉条纹的可见度为_____________。 1100. 两相干光的强度分别为I 1和I 2，当它们的强度都增大一倍时，干涉条纹的可见度_____________。 1101. 振幅比为1/2的相干光波，它们所产生的干涉条纹的可见度V=______________。 1102. 光强比为1/2的相干光波，它们所产生的干涉条纹的可见度V=______________。 1103. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d ，缝屏距为D ，屏上任意一点p 到屏中心p 点的距离为y ，则从双缝所发光波到达p 点的光程差为___________。 1104. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d ，缝屏距为D ，波长为λ，屏上任意一点p 到屏中心p 0点的距离为y ，则从双缝所发光波到达p 点的相位差为_______________。 1105. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d ，缝屏距为D ，波长为λ,屏上任意一点p 到对称轴与光屏的交点p 0的距离为y ，设通过每个缝的光强是I 0，则屏上任一点的光强I=__________。 1106. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d ，缝屏距为D ，入射光的强度为I 0，波长为λ，则观察屏上相邻明条纹的距离为__________。 1107. 波长为600nm 的红光透射于间距为0.02cm 的双缝上，在距离1m 处的光屏上形成干涉条纹，则相邻明条纹的间距为___________mm 。 1108. 在杨氏双缝干涉实验中，缝距为d ，缝屏距为D ，屏上干涉条纹的间距为Δy 。现将缝距减小一半，则干涉条纹的间距为______________。 1109. 在杨氏双缝干涉实验中，用一薄云母片盖住实验装置的上缝，则屏上的干涉条纹要向___________移动，干涉条纹的间距____________。 1110. 在杨氏双缝干涉实验中，得到干涉条纹的的间距为Δy ，现将该装置移入水中，（n=4/3），则此时干涉条纹的焦距为______________________。 1111. 用波长为500 nm 的单色光照射杨氏双缝，入用折射率为1.5的透明薄片覆盖下缝，发现原来第五条移至中央零级处，则该透明片的厚度为_______________。 1112. 增透膜是用氟化镁（n=1.38）镀在玻璃表面形成的，当波长为λ的单色光从空气垂直入射到增透膜表面时，膜的最小厚度为_____________。 1113. 在玻璃（n 0=1.50）表面镀一层MgF 2（n=1.38）薄膜，以增加对波长为λ的光的反

光学树脂材料

（一）光学树脂概述用于制造眼镜片的树脂材料是由高分子有机化合物，经模压浇铸成型或注塑成型制成的光学树脂。也可分为热固性和热塑性树脂两种。常用的光学树脂材料有丙烯基二甘醇碳酸酯（CR-39）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚碳酸酯（PC）三大类。（二）CR-39树脂镜片： CR-39材料属热固性树脂，采用模压浇铸成型法制造，目前，矫正视力用树脂镜片大都采用CR-39树脂材料，该材料是1942年由美国PPG公司哥伦比亚研究所研制开发，故称“哥伦比亚树脂”。普通的CR-39镜片的折射率为1.5。而今天大部分的中折射率（n=1.56）和高折射率（n＞1.56）材料都是热固性树脂，其发展非常迅速。它们的折射率可以使用以下任意一种技术来增加：改变原子分子中电子的结构，例如：引入苯环结构；在原分子中加入重原子，诸如卤素（氯、溴等）或硫。与传统CR-39相比，用中高折射率树脂材料制造片更轻、更薄。它们的比重与CR-39大体一致（在1.20到1.40之间），但色散较大（阿贝数45），抗热性能较差，然而抗紫外线较佳，同时也可以染色和进行各种系统的表面镀膜处理。使用这些材料的镜片制造工艺与CR-39的制造原理大体一致。现在1.67的树脂材料已广泛流行，而且象1.7的树脂材料也已在市场上有销售。视光业务的专业人员正不断研制开发新材料，改良原有材料，以期树脂材料在将来获得更好的性能。（三）热塑性材料（聚碳酸酯，Polycarbonate，简称PC）热塑性材料如PMMA早在五十年代就被首次用于制造镜片，但是由于受热易变形及耐磨性较差的缺点，很快就被CR-39所替代。然而今天，聚碳酸酯的发展将热塑性材料带回了镜片领域，并被视光专业人士认可为21世纪的主导镜片材料。实际上，聚碳酸酯也不是一种新材料，它大约在1995就被发现了，但真正在视光领域的使用仅仅是近几年，它在历经了数年的研制和多次的改进之后，尤其是应用于CD产业，其光学质量已与其它镜片材料媲美。聚碳酸酯是直线形无定型结构的热塑聚合体，具有许多光学方面的优点：出色的抗冲击性（是CR39的10倍以上），高折射率（ne=1.591，nd=1.586），非常轻（比重=1.20g/cm3），100%抗紫外线（385nm），耐高温（软化点为140℃/280°F）。聚碳酸酯材料也可进行系统的镀膜处理。它的阿贝数较低（Ve=31，Vd=30），但在实际中对配戴者并没有显著的影响。在染色方面，由于聚碳酸酯材料本身不易着色，所以大多通过可染色的抗磨损膜吸收颜色。（四）光学树脂的性能光学树脂材料的性能主要包括光学性能和物理机械性能等，见下表所示。表1-2光学性能种类折射率（Nd）阿贝数（Vd）透光率（%）备注 CR-39 1.49859.289~92%热固性PMMA 1.49157.692%热塑性 PC 1.58629.985~91%热塑性冕玻璃 1.52358.592%/ 重火石玻璃 1.7013187%/ 表1-3物理机械性能

《薄膜光学与技术》期末测验试题A答案

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