如何选择光学玻璃

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如何选择光学玻璃

Robert E. Fischer & Alastair J. Grant, OPTICS 1, Inc.,

摘要：
玻璃选择是一门科学也是一门艺术。本文的目的是为了解决玻璃选择的“困惑”，这里主要利用玻璃的特性，然后通过详细的参数分析来说明如何为不同 F 数、波段和性能参数的镜头选择最优的玻璃。玻璃的特性主要考虑玻璃的折射率、阿贝数和部分色散。本文使用 SCHOTT 玻璃图，并探讨了六个处在不同分区的玻璃。本文的目标是使玻璃选择简单易解。

玻璃的基本特性
影响光学玻璃选择的最重要参数是对光起折射作用的折射率参数，以及折射率随波长而变化的阿贝数或 V 值。图 1 表示以上两个参数，即阿贝图（有时也称为玻璃表）。横轴表示阿贝数值，从右到左递增。因此，会把低色散的玻璃放在左边，高色散的玻璃放在右边。纵轴表示折射率。由折射率和色散的大小并依据这张图就很容易选择玻璃了。
    通常把氦元素的 d 黄光波长 0.5876um 视为镜头焦距的主波长。从红光波长（通常使用氢 C 光谱 0.6563um）到蓝光波长（通常使用氦 F 光谱 0.4861um）的焦距变化定义为初级轴向色差。随着阿贝数的增加，从红到蓝的焦距变化会减小。理论上来说，若阿贝数值非常大，比如 500 或 1000，那么就不会有初级轴向色差。而当阿贝数值减小，从红到蓝的焦距变化就会变大。为了设计出一个使红光和蓝光聚焦在一起的镜头，我们至少需要使用两个不同材料的玻璃，其中一个是低阿贝数另一个是高阿贝数。

下表 1 列出了描述玻璃特性的主要术语：