Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ОПТИЧЕСКИЙ КОНТАКТ

ОПТИЧЕСКИЙ КОНТАКТ

ОПТИЧЕСКИЙ КОНТАКТ - контактноесоединение двух поверхностей твёрдых тел, тщательно отполированных и сближенныхна расстояние, намного меньшее длины световой волны (порядка нм). О. к. <в нормальных условиях (на воздухе) приводит к высокопрочному соединениютвёрдых тел, обусловленному гл. обр. силами межмолекулярного взаимодействия(водородная связь), возникающими между адсорбированными из воздуха на поверхностиконтактирующих тел молекулами воды и углеводородов.

Геом. толщина О. к. зависит от качестваобработки соединяемых поверхностей и не является пост. величиной в пределахвсей контактирующей поверхности. Эфф. геом. толщина определяется как суммаср. значений высот микронеровностей обеих контактирующих поверхностей. <В качестве приближения за эфф. толщину может быть принято ср. значениетолщин слоев молекул воды и углеводородов, адсорбированных в О. к. Толщиныслоев воды и углеводородов в О. к. в нормальных условиях зависят от технол. <факторов изготовления поверхностей, высот микроперовностей контактирующейпары и составляют ок. 1 - 2 и 4 - 10 нм соответственно.

Прочностные свойства О. к. определяютсясилами сцепления, действующими между контактирующими поверхностями. Различаютнормальную составляющую определяющую прочность О. к. на разрыв, и тангенциальную составляющую определяющую прочность на сдвиг. Для типичной пары поверхностей, изготовленныхиз кварцевого стекла и находящихся в О. к., ср. значения величин и равны60 Н/см ² и 40 Н/см ² соответственно. О. к. достаточностабилен по механич. свойствам, но с течением времени параметры и имеют тенденциюк небольшому увеличению, предельная величина к-рого зависит от материалаконтактирующей пары и качества полировки. После вакуумирования О. к. ипоследующего пребывания его в атмосфере с высокой относит. влажностью увеличиваетсяпрочность на разрыв и резко (~ в 3 раза) снижается сдвиговая прочность что связано с появлением тонкой прослойки воды, образовавшейся между контактирующимиповерхностями в результате капиллярного всасывания. Удаляя молекулы углеводородовс поверхности твёрдых тел и пузырьки воздуха из контактного слоя, можнодополнительно увеличить прочность О. к. (~ в 2 раза).

В условиях вакуума, когда с поверхностисоединяемых твёрдых тел удалены адсорбиров. молекулы, прочность О. к. определяетсяван-дер-ваальсовыми силами, обусловленными перекрыванием флуктуационногоэл.-магн. поля в отд. зонах О. к. (см. Межмолекулярное взаимодействие). Для этого случая сила связи взаимодействующих тел определяется черездиэлектрич. проницаемости веществ, образующих О. к., и веществ, находящихсяв зазоре; причём сила сцепления уменьшается пропорц. кубу расстояния междуконтактирующими поверхностями.

Оптич. свойства О. к. (отражение, преломление)определяются оптич. свойствами контактирующих тел, кол-вом воды в слоеи могут значительно меняться в пределах контакта; напр., коэф. отраженияО. к. для пары кварцевых пластин меняется в пределах 10^-4 -10^-7. Показатель преломления О. к. может быть получен в аддитивномприближении с помощью Лоренца - Лоренца ф-лы, исходя из показателей преломленияконтактирующих тел, состава адсорбированных в О. к. воды, углеводородови относит. соотношения высот микронеровностей поверхностей. На рис. представленазависимость показателя преломления О. к. n _ок от показателяпреломления n₁ одной из контактирующих пластин. <Измерение n _ок проводится методами нарушенного полноговнутреннего отражения, аизменение п₁ обеспечиваетсянабором призм из разных материалов; вторая пластина - кварц ( п ₂=1,457) - не менялась.

Зависимость показателя преломления оптическогоконтакта n _ок от величины показателя преломления п₁ одной из контактирующих пластин: 1 - экспериментальные точки; 2- теоретическая прямая (аддитивное приближение); 3 - через 2часа после вакуумирования; 4 - с последующей 5-минутной выдержкойпри 100% относительной влажности.

При неравномерном нагревании О. к. легкоразрушается, что используется в технологии оптич. приборостроения для оперативнойразборки (сборки) высокоточного соединения детали с подложкой. Важной разновидностьюО. к. является глубокий О. к., получаемый при высокотемпературном спеканииспециально обработанных поверхностей. Прочность такого О. к., применяемогодля неразъёмного соединения деталей, сравнима с макроскопич. прочностьюконтактирующих тел.

О. к. применяется для устранения отраженияи рассеяния света от поверхности раздела сред, а также для получения высокопрочныхразъёмных и неразъёмных соединений в оптич. технологии.

Лит.: Обреимов И. В., Трехов Е. <С., Оптический контакт полированных стеклянных поверхностей, "ЖЭТФ", 1957,т. 32, в. 2, с. 185; Дерягин Б. В., Кротова Н. Л., Смилга В. П., Адгезиятвердых тел, М., 1977; Золотарёв В. М. и др., Исследование механизма контактноговзаимодействия плоских поверхностей диэлектриков, "ФТТ", 1978, т. 20, №1, с. 177.

В. М. Золотарёв.