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Materiali per l’ottica Il vetro: la diffusione. Materiali per l’ottica Il vetro: la diffusione (A)Particelle di dimensioni inferiori a (Rayleigh scattering)

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1 Materiali per l’ottica Il vetro: la diffusione

2 Materiali per l’ottica Il vetro: la diffusione (A)Particelle di dimensioni inferiori a (Rayleigh scattering) I R ~ -4 (B)Particelle dalle dimensioni paragonabili a (Mie scattering) I R ~ -1 (C)Particelle di dimensioni superiori a I R ~ 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

3 1.Presenza di particelle non disciolte 2.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 I scat  -m m= Vetro crown (SiO 2 -CaO-Na 2 O)m basso Vetro flint (SiO 2 -PbO) m alto Materiali per l’ottica Il vetro: la diffusione

4 secondo la legge di Snell si ha che legge di Snell detti n1 e n2 gli indici di rifrazione dei mezzi La riflessione totale avviene se l'angolo ϑ t 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, n 1 > n 2 ) e l'angolo per cui non esiste onda rifratta è detto angolo critico.angolo critico Quando θ > θ crit 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 delonda evanescentedecade esponenzialmente mezzo con indice di rifrazione n 2. RIFLESSIONE TOTALE

5 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 1 µ su 1Km.

6 Polarizzazione e filtri polarizzatori Onda polarizzata nella direzione y, che si propaga nella direzione z

7 Legge di Malus dicroismo

8 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

9 Materiali per l’ottica Trattamenti superficiali su lenti oftalmiche

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11 Materiali per l’ottica Coating protettivi Spessore 5-20 nm Idrorepellenti e lipofobici

12 Materiali per l’ottica Coating protettivi

13 Me=metile Tetrametoxilano Etanolato di Titanio Epoxilano (organic network former)

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18 Materiali per l’ottica Antiriflesso MgF2 circa 1% DI RIFLETTANZA Matching indice di riflessione - Lord Raileigh 1886 HLHL circa 0.1% DI RIFLETTANZA Costi elevati

19 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 Film substrato n2n2 n3n3 n1n1 d Interferenza costruttiva m=1,2 Interferenza distruttiva antiriflesso R 1 =(n 3 -n 1 )/(n 3 +n 1 ) R 2 =(n 3 -n 2 )/(n 3 +n 2 ) Materiali per l’ottica Antiriflesso

20 Substrato: sodalime n s =1.5 → min(R) per n 1 =1.23 Film: cryolite (sodium aluminum fluoride) n 1 =1.35 MgF 2 n 1 =1.38 Esempio I coating progettati per avere il minimo della riflettività nella regione giallo verde dello spettro visibile in luce riflessa appaiono color porpora (rosso-blu) Nelle lenti con coating antiriflesso costituiti da un singolo layer il minimo valor di riflettività per la lunghezza di interesse è 1% Minimo nella riflettività a = 550 nm (giallo-verde) per d~ nm Se R 1 =R 2 minimo nella riflettività è 0 per: n 1 n 2 =n 3 2 Intensità riflessa è minima per I min =(R 1 -R 2 ) 2 Materiali per l’ottica Antiriflesso

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