阿贝数 :德国恩斯特·阿贝发明的物理量

更新时间:2024-09-20 12:03

阿贝数是由德国物理学家恩斯特·阿贝(Ernst Abbe)在19世纪70年代提出的,用于测量透明材料的色散性质。阿贝数对于光学系统的设计和制造具有重要的参考价值,阿贝数是光学材料的重要参数,它可以反映材料的色散性能。阿贝数的值越大,表示材料的色散性能越好,即材料对不同波长的光的折射率变化越小。在光学设计中,需要根据系统的需求选择合适阿贝数的材料。

阿贝数也称“色散系数”,用来衡量透明介质的光线色散程度。阿贝数就是用以表示透明介质色散能力的指数。介质的折射率越大,色散越大,阿贝数色散系数)越小;反之,介质的折射率越小,色散越小,阿贝数(色散系数)越大。阿贝数常用于镜片行业,成为镜片选购参考因素之一,目前,眼镜用光学镜片材料的阿贝数一般在30~60之间。光学眼镜片的阿贝数不能低于30,否则色散现象会影响视觉效果,而产生视觉不适感。

简介

由于同一透明介质对不同波长的光存在折射率的差异,而白光又是由不同波长的各色光组成的,因此透明物质在折射白光时会发生色散这一特殊现象。

阿贝数就是用以表示透明介质色散能力的指数,一般使用的参照基数是中部色散,就是青光和红光的折射率之差。

阿贝数νd=(nd-1)/(nF-nC),

nd、nF和nC分别是D光、F光和C光的折射率。

D光—黄光,589.3nm,钠光谱中的D线 黄色 D line

F光—青光,486.1nm,氢光谱中的F线 蓝色 F 谱线

C光—红光,656.3nm,氢光谱中的C线 红色 hydrogen C line

此外,还有用汞绿线(546.07纳米)测定的折射率中ne计算的阿贝数Ve:

{\displaystyle V_{e}={\frac {n_{e}-1}{n_{F}-n_{C}}}}

原本用在衡量光学玻璃性质,其它透明材质例如眼镜镜片常用的聚酯树脂聚碳酸酯等亦可适用。

色散原理

同一光学介质,对不同波长光的折射率是不同的,比如太阳光经过三棱镜的折射会显示出七色光,这就是色散现象。

阿贝数与折射率

一般来说,有这样一个规律:材料的折射率越大,色散越厉害,即阿贝数越低。

应用

由于色散会影响介质的成像效果,阿贝数通常应用在镜片领域,通过它来衡量镜片的成像质量。阿贝数越高,色散越小,视觉效果就越清晰。阿贝数太低,会使镜片出现彩虹纹,影响使用者的视觉清晰度。

在眼用光学镜片领域,材料的阿贝数一般在30-60之间,从色散的角度来考虑是阿贝数越大越好,但往往阿贝数越大,要求镜片的折射率越小,相同度数的镜片也就越厚;而如果我们一味追求高折射率镜片,镜片变得超薄了,但是其阿贝数也会随之减少。镜片行业正在逐步实现高折射率高阿贝数的组合,比如市面上1.67折射率的树脂镜片阿贝数约为32,而通过新材料研发的1.71折射率的树脂镜片阿贝数越能达到37。此外,冕牌玻璃和燧石玻璃的分界也是根据阿贝数来划分的,折射率≥1.6时,阿贝数V≥50为冕牌玻璃,V<50为燧石玻璃;折射率<1.6时,阿贝数V≥55为冕牌玻璃,V<55为燧石玻璃。国际玻璃码中,小数点前头三位数字代表折射率nd小数点后头三位数,下三位数字代表阿贝数Vd头三位数,不计小数点。

参考资料

阿贝数,阿贝系数(Abbe number) 详述.光电查.2024-04-09

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