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2025-12-09T18:30:56Z

Arten und Bezeichnung optischer Gläser: dito

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[[Datei:Abbe-diagram 2.svg|mini|hochkant=1.8|Das Abbe-Diagramm gibt eine Übersicht von [[Brechungsindex]] und [[Abbe-Zahl]] von optischen Glassorten.]]
Unter '''optischem Glas''' versteht man [[Glas]] zur Fertigung von optischen Bauteilen (wie [[Linse (Optik)|Linsen]], [[Prisma (Optik)|Prismen]] und [[Spiegel]]) für optische Systeme wie zum Beispiel [[Objektiv (Optik)|Objektive]], [[Lichtmikroskop|Mikroskope]] oder [[Fernrohr]]e.
Optisches Glas unterscheidet sich chemisch nicht notwendig von normalem Glas, aus dem etwa Fensterscheiben hergestellt werden, jedoch werden durch gezielt eingebrachte chemische Zusätze seine optischen Eigenschaften genau eingestellt. Die optischen und mechanischen Eigenschaften werden zusätzlich von den Herstellern genau kontrolliert und dokumentiert.

== Optische und physikochemische Eigenschaften ==
Die optischen Eigenschaften, die von entscheidender Bedeutung für die Verwendung des Glases für optische Bauteile sind, werden bei der Herstellung des Glases innerhalb enger Toleranzen eingehalten und wesentlich genauer kontrolliert als z. B. bei Fensterglas. Weiterhin werden sie vom Hersteller für jede Glassorte genau dokumentiert. Dazu zählen:
* Der [[Brechungsindex]] <math>n</math> und dessen Abhängigkeit von der [[Wellenlänge]] des Lichts ([[Dispersion (Physik)|Dispersion]]). Letztere wird vor allem durch die [[Abbe-Zahl]] <math>\nu_d</math> charakterisiert. Zur genaueren Beschreibung der Dispersion werden [[Teildispersion]]en und oft auch die Koeffizienten einer Dispersionsformel wie der [[Sellmeier-Gleichung|Sellmeier-]] oder der [[Cauchy-Gleichung]] angegeben.
* Abweichungen von der Homogenität des Glases, wie [[Schliere]]n (bandförmige kurzreichweitige Schwankungen des Brechungsindex innerhalb eines Glasbauteils im Bereich von 0,1 mm bis 2 mm)<ref name="Jedamzik">Ralf Jedamzik, Peter Hartmann: [http://www.dgao-proceedings.de/download/105/105_b18.pdf ''Homogenität optischer Gläser.''] (PDF) In: ''DGaO-Proceedings.'' 2004</ref> oder der Gehalt an Blasen und anderen Einschlüssen.
* Eigenschaften die für die Fertigung von optischen Bauteilen und deren Verhalten im Einsatz von Bedeutung sind, wie etwa die Schleifbarkeit, [[Wärmeausdehnung]], Änderung des Brechungsindex mit der Temperatur oder die Empfindlichkeit gegen chemische Einflüsse ([[Glaskorrosion]]).

== Arten und Bezeichnung optischer Gläser ==
[[Datei:Dispersionskurven.PNG|mini|hochkant=1.8|Abhängigkeit des Brechungsindex von der Wellenlänge für einige optische Glassorten.]]

Es gibt heute über 250 optische Gläser.<ref name="Bach" /> Sie basieren hauptsächlich auf den zwei wichtigsten Glasfamilien [[Kronglas]] K (engl. {{lang|en|''crown''}}) und [[Flintglas]] F (engl. {{lang|en|''flint''}}). Zusätzlich wird bei der Bezeichnung der [[Schott AG|Schott]]-Gläser mit dem Zusatz S für „Schwer“ (engl. {{lang|en|''dense''}}) ein hoher [[Brechungsindex]] und mit L für „Leicht“ (engl. {{lang|en|''light''}}) ein niedriger Brechungsindex angezeigt (z. B. Schwerflintglas SF6, oder Leichtflintglas LF5). Zusätzliche chemische Komponenten, die entscheidend für die optischen Eigenschaften sind, werden bei der Bezeichnung den Hauptglassorten vorangestellt (z. B. [[Barium]]-Kronglas N-'''Ba'''K4 bzw. S-'''BA'''L14 oder [[Fluor]]-Kronglas '''F'''K). [[Umweltverträglichkeit|Umweltverträgliche]] [[arsen]]- und [[blei]]freie Gläser werden zusätzlich bei [[Schott AG|Schott]] mit N- (z. B. N-BK7) bzw. S- bei [[Ohara (Unternehmen)|Ohara]] (z. B. S-BSL7) gekennzeichnet.

{| class="wikitable"
|+ Beispiele einiger optischer Glassorten verschiedener Hersteller nach<ref name="Bach">{{Literatur |Autor=Hans Bach, Norbert Neuroth |Titel=The Properties of Optical Glass |Verlag=Springer |Datum=1995 |ISBN=978-3-540-58357-8 |Seiten=39–76}}</ref><ref name="Schott">[https://www.schott.com/d/advanced_optics/47d79895-2965-472d-83ed-af9e48ac72c0/1.1/schott-optisches-glas-datenblatt-sammlung-german-17012017.pdf ''Optisches Glas – Datenblätter''.] Schott AG, 2011; abgerufen am 1. Oktober 2012.</ref><ref name="Ohara">[http://www.ohara-gmbh.com/d/katalog/downloads/techinfo_d.pdf ''Optische Gläser – Technische Informationen''.] (PDF; 652 kB) OHARA GmbH, 2010; abgerufen am 8. November 2011.</ref> (Brechungsindex ''n''d bei 587,6 nm)
|- class="hintergrundfarbe6"
!|Glasart || [[Schott AG]] || [[Hoya (Unternehmen)|Hoya K.K.]] || [[Corning (Unternehmen)|Corning Inc.]] || [[Ohara (Unternehmen)|Ohara Inc.]] || [[Dichte]] in g/cm³ || ''n''d || <math>\nu_d</math>
|-
|[[Quarzglas]] || || || || || 2,20 || 1,46 || 68
|-
|Fluor-Kronglas || N-FK51A || || || || 3,68 || 1,49 || 85
|-
|[[Kronglas]] || N-K5 || C5 || || S-NSL5 || 2,59 || 1,52 || 60
|-
|Borosilikat-Kronglas || N-BK7 || BSC7 || BSC B16-64 || S-BSL7 || 2,51 || 1,52 || 64
|-
|Barium-Kronglas || N-BaK4 || BaC4 || || S-BAL14 || 3,05 || 1,57 || 56
|-
|Leichtflintglas || LF5 ||FL5 || || || 3,22 || 1,58 || 41
|-
|Schwerkronglas || N-SK4 || BaCD4 || || S-BSM4 || 3,54 || 1,61 || 59
|-
|[[Flintglas]] || F2 || F2 || || || 3,60 || 1,62 || 36
|-
|Schwerflintglas || N-SF10 || E-FD10 || FeD D28-28 || S-TIH10 || 3,05 || 1,73 || 29
|-
|Schwerflintglas || SF6 || FD6 || FeD E05-25 || || 5,18 || 1,81 || 25
|-
|Schwerflintglas || N-SF6 || FD60 || || S-TIH6 || 3,37 || 1,81 || 25
|-
|Lanthan-Schwerflintglas || N-LaSF9 || TaFD9 || || S-LAH71 || 4,41 || 1,85 || 32
|}

== Chemische Zusammensetzung und Transmissionsbereich ==
Die folgende Tabelle gibt die chemische Zusammensetzung in [[Gewichtsprozent]] sowie den Transmissionsbereich einiger wichtiger optischer Glassorten wieder. Die Transmissionsbereiche sind ungefähre Angaben und variieren leicht in den Unterglassorten. Weiterhin ist die [[Transmission (Physik)|Transmission]] von der Glasdicke abhängig.
{| class="wikitable"
|- class="hintergrundfarbe6"
!|Glasart || [[Siliciumdioxid|SiO2]] || [[Aluminiumoxid|Al2O3]] || [[Natriumoxid|Na2O]] || [[Kaliumoxid|K2O]] || [[Calciumoxid|CaO]] || [[Phosphorpentoxid|P2O5]] || [[Bortrioxid|B2O3]] || [[Blei(II)-oxid|PbO]] || [[Bariumoxid|BaO]] ||[[Lithiumoxid|Li2O]] || [[TiO2|TiO2]] || [[Zirconium(IV)-oxid|ZrO2]] || [[ZnO]] || [[Magnesiumoxid|MgO]] || [[Niob|Nb]]2O5|| Transmissionsbereich
|-
|[[Quarzglas]] ||100 || || || || || || || || || || || || || || || 200…3000 nm
|-
|[[Borosilikatglas]] ||80 ||3 ||4 ||0,5 || || ||12,5 || || || || || || || || || 350…2000 nm
|-
|[[Kronglas]] (K)||73 ||2 ||5 ||17 || 3 || || || || || || || || || || || 350…2000 nm
|-
|Borosilikat-Kronglas (BK7)<ref name="Heiman">D. Heiman, D. S. Hamilton, R. W. Hellwarth: ''Brillouin scattering measurements on optical glasses.'' In: ''Physical Review B (Condensed Matter).'' Volume 19, Issue 12, 1979, S. 6583–6592, [http://www.phys.uconn.edu/~hamilton/CV/P6583_1.PDF phys.uconn.edu] (PDF; 1,3 MB)</ref> ||70 || ||8,4 ||8,4 || || ||10 || || 2,5|| || || || || || || ''350…2300 nm''
|-
|[[Flintglas]] (F) ||62 || ||6 ||8 || || || ||24 || || || || || || || || 400…2500 nm
|-
|Schwerflintglas (SF6)<ref name="Heiman" /> ||27,3 || || ||1,5 || || || ||71 || || || || || || || || ''380…2500 nm''
|-
|Schwerflintglas (N-SF6 / S-TIH6)<ref name="Steward">George H. Steward: ''Optical Design of Microscopes (SPIE Tutorial Texts).'' SPIE Press, 2010, ISBN 978-0-8194-8095-8, S. 194 (''Chapter 18 – Composition and Spectra of Materials.'')</ref> ||25 || ||10 ||10 || 10 || || || ||10 || ||25 ||1 || || ||5 || ''400…2000 nm''
|}

== Kombination optischer Gläser ==

Die Glashersteller bieten ein breites Sortiment von Glassorten mit verschiedenen Brechungs- und Dispersionseigenschaften an. Je mehr Gläser ein Konstrukteur zur Auswahl hat, welche er in einem optischen System (z. B. einem [[Objektiv (Optik)|Objektiv]]) kombinieren kann, desto besser lassen sich die [[Abbildungsfehler]] korrigieren.

Beispielsweise lässt sich durch die Verwendung von zwei Gläsern mit verschiedener Abbe-Zahl ein [[Achromat|achromatisches]] Objektiv realisieren, dessen [[chromatische Aberration]] (Farbfehler) weitgehend korrigiert ist. Der verbleibende Rest des Farbfehlers wird ''sekundäres Spektrum'' genannt. Mit drei verschiedenen Gläsern, von denen mindestens eines ein [[Glas anomaler Dispersion]] ist, kann ein [[Apochromat]] gebaut werden, bei dem auch das sekundäre Spektrum beseitigt ist und der so gut wie keinen Farbfehler mehr aufweist.

<gallery perrow="3" widths="220" heights="140">
Kron flint.svg|Auswirkung des unterschiedlichen Dispersionsverhaltens von Kronglas und Flintglas am Beispiel von [[Sammellinse]]n.
Achromat de.svg|Kombination von Kronglas und Flintglas in einem [[Achromat]]en zur Korrektur der [[Chromatische Aberration|chromatischen Aberration]].
Apochromat 2.svg|Beseitigung des ''sekundären Spektrums'' in einem [[Apochromat]]en durch Verwendung von mehreren optischen Glassorten.
</gallery>

Darüber hinaus ist es auch für die Korrektion der nicht chromatischen Abbildungsfehler hilfreich, Gläser mit vielfältigen Kombinationen von Brechungsindex und Abbe-Zahl zur Verfügung zu haben, insbesondere auch sogenannte [[Hochbrechendes Glas|hochbrechende Gläser]], die einen hohen Brechungsindex bei gleichzeitig hoher Abbe-Zahl besitzen.

== Literatur ==
* Hans Bach, Norbert Neuroth: ''The Properties of Optical Glass.'' 2. Auflage. Springer, 1995, ISBN 3-540-58357-2.
* Jai Singh: ''Optical Properties of Condensed Matter and Applications.'' John Wiley & Sons, 2006, ISBN 0-470-02192-6, S. 159–196 (''Chapter 8 – Optical Properties of Glasses.'').
* George H. Steward: ''Optical Design of Microscopes (SPIE Tutorial Texts).'' SPIE Press, 2010, ISBN 978-0-8194-8095-8, S. 169–194 (''Chapter 17/18 – Optical Materials / Composition and Spectra of Materials.'').

== Weblinks ==
* [http://www.schott.com/advanced_optics/german/download/schott_optical_glass_pocket_catalogue_jan_2012_de.pdf ''Optisches Glas – Beschreibung der Eigenschaften''.] (PDF) Schott AG, 2011; abgerufen am 1. Oktober 2012
* [http://www.schott.com/advanced_optics/german/our_products/materials/data_tools/index.html ''Optisches Glas – Datenblätter''.] Schott AG 2011 (Katalog in Excel- oder ZEMAX-Format, sowie Abbe-Diagramme in A0); abgerufen am 1. Oktober 2012
* [http://www.hoyaoptics.com/pdf/OpticalGlass.pdf ''Optical Glass''.] (PDF; 532 kB) Hoya Corp. USA Optics Division (englisch); abgerufen am 8. November 2011.
* [http://www.ohara-gmbh.com/d/katalog/downloads/techinfo_d.pdf ''Optische Gläser – Technische Informationen''.] (PDF; 652 kB) OHARA GmbH, 2010; abgerufen am 8. November 2011.
* Mikhail Polyanskiy: [http://refractiveindex.info/ Datenbank optischer Gläser verschiedener Hersteller]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Optisches Glas| ]]

[[en:Glass#Optical properties]]

Optisches Glas - Versionsgeschichte

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