Il vetro: la diffusione Materiali per l’ottica 1

Il vetro: la diffusione Diffusione della luce da parte di particelle disperse nel materiale Schema del pattern di intensità diffusa dalle particelle Particelle di dimensioni inferiori a  (Rayleigh scattering) IR~-4 Particelle dalle dimensioni paragonabili a  (Mie scattering) IR~-1 Particelle di dimensioni superiori a  IR~0 Dipendente da  (colori a dati angoli di vista) Materiali per l’ottica 2

Il vetro: la diffusione Cause Presenza di particelle non disciolte Presenza di bolle o fasi diverse (devitrificazione) 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) m basso Vetro flint (SiO2-PbO) m alto Materiali per l’ottica 3

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 Materiali per l’ottica Trattamenti superficiali su lenti oftalmiche

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

Materiali per l’ottica Coating protettivi

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

Antiriflesso Matching indice di riflessione - Lord Raileigh 1886 Materiali per l’ottica Antiriflesso Matching indice di riflessione - Lord Raileigh 1886 HLHL circa 0.1% DI RIFLETTANZA Costi elevati 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 R1=(n3-n1)/(n3+n1) n1 R2=(n3-n2)/(n3+n2) Film n3 d Interferenza costruttiva m=1,2 substrato n2 Interferenza distruttiva antiriflesso Materiali per l’ottica

Antiriflesso Intensità riflessa è minima per Imin=(R1-R2)2 Se R1=R2 minimo nella riflettività è 0 per: n1n2=n32 Esempio Substrato: sodalime ns=1.5→min(R) per n1=1.23 Film: cryolite (sodium aluminum fluoride) n1=1.35 MgF2 n1=1.38 Minimo nella riflettività a = 550 nm (giallo-verde) per d~100-150 nm 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% Materiali per l’ottica