Большая Советская Энциклопедия (СВ)

Светотехническое стекло

Светотехни'ческое стекло', изделия из неорганического стекла, предназначаемые для изменения направления и спектрального состава светового потока. По типу изменения направления светового потока С. с. подразделяют на преломляющее (например, линзы для маяков и светофоров, автомобильные фары), отражающее (сферические, параболические, гиперболические зеркала), рассеивающее (плафоны и колпаки светильников и т. д.). Преломление и отражение света достигается формой изделий, а рассеяние — либо матированием их поверхностей, либо глушением, для чего в состав стекла добавляют 3—7% соединений фтора или фосфора. Цветное С. с. подразделяют на 5 групп: красное, жёлтое, зелёное, синее, лунно-белое. Для окрашивания С. с. применяют селен, соединения кадмия, меди, кобальта, хрома. Цветное С. с. используется главным образом для транспортной сигнализации. В состав С. с. входят: 60—80% SiO₂, окислы алюминия, кальция, магния и т. д. Для повышения термостойкости в стекло вводят B₂O₃. К С. с. относят также стекло, предназначенное для поглощения или пропускания ультрафиолетового, инфракрасного и рентгеновского излучения, а также для поглощения g-лучей и тепловых нейтронов.

Г. С. Богданова.

Светофильтр

Светофи'льтр, устройство, меняющее спектральный состав и энергию падающего на него оптического излучения (света). Основной характеристикой С. является спектральная зависимость его пропускания коэффициента t (или оптической плотности D = —lgt), т. е. зависимость t или D от частоты (длины волны) излучения. Селективные С. предназначены для отрезания (поглощения) или выделения каких-либо участков спектра. В сочетании с приёмниками света эти С. изменяют спектральную чувствительность приёмников. Нейтральные С. более или менее равномерно ослабляют поток излучения в определённой области спектра. Действие С. может быть основано на любом оптическом явлении, обладающем спектральной избирательностью, — на поглощении света (абсорбционные С.), отражении света (отражательные С.), интерференции света (интерференционные С.), дисперсии света(дисперсионные С.) и пр.

Наиболее распространены стеклянные абсорбционные С., которые отличаются постоянством спектральных характеристик, устойчивостью к воздействию света и температуры, высокой оптической однородностью. промышленностью выпускается более 100 марок цветных стекол для С. На рис. 1 приведены спектральные кривые пропускания некоторых из них. Используя одно, два, а иногда и три стекла и меняя их толщину, можно получать С. с разнообразными спектральными свойствами. Абсорбционные С. из окрашенной желатины и др. органических материалов применяются реже вследствие их низких механической прочности и термической устойчивости, а также довольно быстрого выцветания. Положительными качествами таких С. являются большое разнообразие спектральных характеристик и простота изготовления. Жидкостные абсорбционные С. используют сравнительно редко. К их достоинствам относится возможность изготовления в лабораторных условиях и плавное изменение характеристик С. при изменении концентраций компонентов раствора. В некоторых случаях, например для выделения ультрафиолетовой области спектра, применяют газовые абсорбционные С. Полупроводниковые С. иногда используют в инфракрасной области спектра, где они обладают резкими границами пропускания.

Отражающие селективные и нейтральные С. изготовляют нанесением металлических плёнок на кварцевую или стеклянную подложку. Селективные отражающие С. с различными кривыми отражения получают также, комбинируя слои разной толщины в многослойных диэлектрических зеркалах (см. Зеркало, Оптика тонких слоев).

Интерференционные С. (один из них схематически изображен на рис. 2) состоят из двух полупрозрачных зеркал (например, слоев серебра) и помещенного между ними слоя диэлектрика оптической толщиной l/2, l, 3l/2 (l — длина волны в максимуме пропускания). В проходящем свете интерферируют лучи, непосредственно прошедшие через С. и отражённые 2, 4, 6 и более раз от полупрозрачных слоев; в отражённом свете интерферируют лучи, отражённые 1, 3, 5 и более раз. В результате в проходящем свете остаются лучи с длиной волны, равной удвоенной толщине слоя диэлектрика, а в отражённом эти лучи отсутствуют. Кривые пропускания таких С. показаны на рис. 3. Интерференционные С. выделяют узкие области спектра (до 15—20 А) с меньшими потерями света, чем абсорбционные. Их недостатком является наличие значительного фона вне полос пропускания и зависимость положения этих полос от угла падения лучей света. Интерференционно - поляризационные С., в которых используется явление интерференции поляризованных лучей, могут выделять сверхузкие спектральные области (до долей ангстрема) при полном отсутствии фона. Однако такие С. применяют редко, главным образом в астрофизических исследованиях, т. к. они представляют собой сложные оптические системы, очень чувствительные к температуре и другим внешним влияниям.

В дисперсионных С. максимум пропускания (минимум отражения) приходится на ту длину волны l_{, для которой равны преломления показатели(ПП) двух сред n1 и n2. Чем больше спектральное удаление от l,} тем больше отличаются n₁ от n₂ и тем меньше пропускание (см. Френеля формулы). Выделение спектрального интервала более эффективно, если вещество с ПП n₁ (погруженное в среду с ПП n₁) размельчить. Обычно дисперсионные С. изготовляют из порошков бесцветных стекол, залитых органическими жидкостями. Изменяя ПП жидкости, изменяют l. То же происходит при изменении температуры. Высокая температурная чувствительность приводит к необходимости термостатирования дисперсионных С., что ограничивает их использование.

С. служат для выделения или устранения требуемой спектральной области в научных исследованиях, в фотометрии, спектрофотометрии, колориметрии, сочетаются почти со всеми оптическими приборами и спектральными приборами. В фотографической и кинематографической практике их применяют для уменьшения рассеяния дымкой, улучшения цветопередачи и передачи светотени, съёмки в инфракрасных лучах. В светотехнике они употребляются для сигнализации, цветного освещения, изменения цветовой температуры источников света. С. необходимы во всех случаях, когда нужно избежать нежелательного нагревательного действия инфракрасного излучения, фотохимических и иных действий ультрафиолетового излучения, либо ослабить или исправить спектральный состав видимого излучения (так, они являются основным элементом многих защитных очков). Без С. невозможна инфракрасная, ультрафиолетовая и люминесцентная микроскопия. Эти примеры не исчерпывают чрезвычайного многообразия областей применения С.

Лит.: Зайдель А. Н., Островская Г. В., Островский Ю. И., Техника и практика спектроскопии, М., 1972; Каталог цветного стекла, М., 1967; Баранов С. С., Хлудов С. В., Шпольский Э. В., Атлас спектров пропускания прозрачных окрашенных плёнок, М. — Л., 1948; Оптические материалы для инфракрасной техники, М., 1965; Крылова Т. Н., Альбом спектральных кривых коэффициентов отражения тонких непоглощающих слоев на поверхности стекла, Л., 1956; Розенберг Г. В., Оптика тонкослойных покрытий, М., 1958; Ангерер Э., Техника физического эксперимента, пер. с нем., М., 1962; Шерклифф У., Поляризованный свет, пер. с англ., М., 1965.

Т. И. Вейнберг.

Рис. 2. Схематическое изображение простейшего интерференционного светофильтра. Между двумя тонкими слоями серебра, служащими полупрозрачными зеркалами, расположен слой диэлектрика оптической толщиной l/2 (l — длина волны в максимуме пропускания). Для защиты от повреждений и удобства обращения светофильтр заключён между двумя стеклянными пластинками.

Рис. 3. Кривые пропускания интерференционных светофильтров с серебряными полупрозрачными зеркалами при различных значениях коэффициента отражения R серебряных слоев. t — коэффициент пропускания. Максимум пропускания — при длине волны l _{= 5600 A (560 нм).}

Рис. 1. Спектральные кривые пропускания некоторых стеклянных абсорбционных светофильтров толщиной 3 мм. t— коэффициент пропускания, l— длина волны света (1 нм = 10A). Диапазон длин волн 200—400 нм соответствует близкому ультрафиолетовому излучению, 400—700 нм — видимому излучению, 700—1200 нм — близкой инфракрасной области спектра.

Светофор дорожный

Светофо'р доро'жный (от свет и греч. phor'os — несущий), средство световой сигнализации, служащее для регулирования дорожного движения и движения подвижного состава на железных дорогах.

Прототип С. д. — устройство семафорного типа, было установлено в Лондоне в 1868. Первые электрические С. д. с ручным управлением появились в начале 20 в. в США (Кливленд, Нью-Йорк, Чикаго), имели зелёный и красный сигналы. Первый трёхцветный С. д. был установлен в Нью-Йорке в 1918, в Москве — в 1930. Применение С. д. на железных дорогах относится к началу 20 в.

Для регулирования дорожного движения используют трёхцветные С. д. с единым для всех стран расположением сигналов (сверху вниз) — красный, жёлтый, зелёный — в соответствии с международной «Конвенцией о дорожных знаках и сигналах» (1968). С. д. устанавливают (подвешивают) на перекрёстках улиц, автомобильных магистралей, пешеходных переходах и т. п. Такие С. д. оборудуют также дополнительными секциями с сигналами в виде зелёной стрелки или устанавливают самостоятельные С. д. для регулирования движения на перекрёстке по определённым направлениям; применяются двухцветные пешеходные С. д. с красным и зелёным сигналами. На сложных перекрёстках для регулирования движения трамваев устанавливаются специальные С. д. — электрическое табло с четырьмя сигналами, которые иногда используют и для регулирования движения автобусов или троллейбусов.