دید کلی

در سال 1341 دو گروه از پژوهشگران بطور جداگانه و تقریبا همزمان با یکدیگر در شهر نیویورک اعلام کردند، نوع سومی از لیزر را که اساس کار آن با تمام لیزرهای پیشین متفاوت است ساخته‌اند. آنها مدعی شدند که این لیزر جریان برق را مستقیما به جریان منظمی از فوتونها تبدیل می‌کند (این عمل صرفا به گذر جریان نیرومند و صیقل دادن و جو انتهایی بلور آرسیند گالیوم به عنوان آینه‌های لیزر صورت می‌گیرد).

کشف این لیزر تا حدی تصادفی بود، زیرا برخی از فیزیکدانان و پژوهشگران متوجه شده بودند که از دو قطبیها نیم رسانا ، درخششهایی با طول موجی در حدود 7000 آنگستروم خارج می‌شود و آن را به گسیل القایی نسبت دادند و بر همین پایه لیزر نیم رسانا را طراحی نمودند.

مواد لیزری

این لیزرها از اجسامی که در الکترونیک کاملا شناخته شده‌اند ساخته می‌شوند و همه این اجسام نیم رساناها هستند، مانند: آرسیند گالیوم و ژرمانیوم. لیزرهای نیم رسانا بجز اجسام یاد شده از اجسام دیگری که مناسب تشخص داده شده‌اند نیز تهیه می‌شوند، مثل PbSe ، PbTe ، InAS ، InP لیزرهای نیم رسانا دارای پیوند p-n می‌باشند، که وجه n به پتانسیل منفی بسته می‌شود و وجه p نیز به پتانسیل مثبت متصل می‌گردد. عنصرهایی که ناحیه p را تشکیل می‌دهند الکترونهای ظرفیتی کمتری نسبت به ناحیه n و حالت خالی از الکترون و به عبارت دیگر و پر از حفره (یا جای خالی الکترون) در ناحیه p بوجود می‌آید.

چه خاصیتی از نیم رساناها آنها را در ساخت لیزرهای نیم رسانا ، ممتاز می‌کند؟

نیم رساناها از نظر مقاومت الکتریکی جایی بین مواد رسانا و نارسانا دارند. در آنها فاصله بین نوار رسانش و نوار ارزش یا ظرفیت در حدود یک الکترون ولت است و این امر اندکی رسانایی الکتریکی را موجب می‌شود، ولی نه به اندازه رساناهای خوب مانند فلزها. میزان رسانایی ماده‌ای نیم رسانا ، هم چون ماده رسانا ، بستگی به دما دارد. ولی بر عکس آنها ، زیرا رسانایی اجسام رسانا با افزایش دما معمولا کاهش می یابد در حالیکه رسانایی نیمه رساناها با افزایش می یابد.

مراحل لیزر زایی

برای شروع گسیل القایی بلور ، جریان بسیار بالایی از آن می‌گذرانند و این جریان باعث ایجاد گرما می‌شود. همین گرما منجر به تغییر شکل بلوری این اجسام نسبت به حالت نخستین می‌گردد و حال آنکه اندکی تغییر شکل باعث از کار افتادگی لیزر می‌گردد. بنابراین باید شیوه‌ای یافت که لیزر را خنک کند. شرایط لازم برای عمل این مجموعه ، بدین ترتیب یافته شد که در دمای زیر 20 درجه کلوین (یعنی دمای منهای 253 درجه سانتیگراد) جریانی در حدود 200 آمپر لازم است، ولی در دمای نیتروژن مایع این جریان می‌تواند به 750 آمیر و در 300 درجه کلوین به 50000 آمپر بر سانتیمتر مربع برسد، در این هنگام است لیانی یا نورتابی الکتریکی آغاز می‌شود و لیزر بکار می‌افتد و تابشهایی تولید می‌کند.

برخی از لیزرهای نیم رسانا به لیزرهای ساختگی معروفند. هسته مرکزی این لیزرها را نیم رسانای سرشتی را تشکیل می‌دهد که اتمهای برخی مواد بیگانه از جمله آلومینیوم یا فسفر یعنی اتمی با یک ظرفیت کمتر نسبت به نیم رسانای بی آلایش مثلا ژرمانیوم با ظرفیت چهار و یا اتمی با یک ظرفیت بیشتر مانند فسفر و ایندیوم پنج ظرفیتی آنرا آغشته کرده باشد. این عمل را فرآیند آلایش و یا ایجاد ناخالصی می‌نامند. وقتی که آلایش صورت می‌گیرد لیزر در ناحیه n دارای الکترون و ناحیه P دارای حفره (یعنی همان جای خالی الکترون که معادل ذره‌ای فرضی با بار الکتریکی مثبت است) پیدا می‌کند و در نتیجه نیم رسانا آلایشی (یعنی ناخالص) دارای دو تراز انرژی ناخالصی دهنده و پذیرنده ایجاد می‌کند.

تنظیم لیزر

تنظیم اینگونه لیزرها نسبت به لیزرهای دیگر آسانتر است، زیرا با تغییر میدان مغناطیسی یا با اعمال دما و یا فشار می‌توان آنها را تنظیم کرد. آنها برای تنظیم لیزرهای گازی و جامد تنها با تغییر ضریب کیفیت می‌توان عمل تنظیم را انجام داد، اما باید توجه داشت که همه اینها باید در شرایط و اوضاع تنظیم شده ویژه‌ای انجام پذیرد، اما برتری لیزرهای نیم رسانا بیشتر بخاطر دگرآهنگی (مدوله سازی) بالا و بازدهی بالای در حدود 30 درصد است. جمع و جور بودن آن و بهای اندک آنها از دیگر مزایای این نوع لیزرهاست.

مقدمه

در لیزرهای رزینه‌ای الکترونها مقید به یک اتم و یا یک مولکول هستند و یا در طول زنجیره‌ای از اتمها که مولکول دو قطبی را تشکیل می‌دهند، آزادی حرکت دارند. نیز در لیزرهای نیم رسانا الکترونها می‌تواند که در تمام حجم بلور حرکت کنند. ولی در لیزر الکترون آزاد ، که یکی از جدیدترین و جالبترین انواع لیزرهاست، الکترونها بیشتر از موارد فوق الذکر آزادی حرکت دارند.

در لیزر الکترون آزاد الکترونها آزادانه در یک میدان مغناطیسی متناوب حرکت می‌کنند و در اثر برهمکنش میدان الکترومغناطیسی با الکترونهایی که در این ساختار تناوبی در حرکتند، فرآیند گسیل القایی رخ می‌دهد. از نظر تاریخی ، لیزر الکترون آزاد اولین بار در سال 1951 بوسیله Mets پیشنهاد شد. این لیزر قادر به کار در ناحیه طیفی مرئی و ماوراء بنفش هستند، ولی تا کنون این لیزرها تنها در طول موج λ = 3/4µm عمل کرده است.

سینماتیک اندرکنش الکترون آزاد- فوتون

لیزرهای الکترون آزاد ، علت تشعشع انرژی الکترومغناطیسی ، شتاب الکترونها در میدان متناوب است. نمونه مشابه برای چنین تشعشعی ، تشعشع سینکروترون الکترونهایی است که در یک میدان مغناطیسی حرکت دایره‌ای انجام می‌دهند ولی این تشعشع طیف وسیعی را می‌پوشاند، لذا برای نوسان لیزری مناسب نیست. در لیزر الکترون آزاد ، الکترونها مجبورند در جهت عرضی (x یا y) حرکت موجی انجام دهند، در حالیکه با سرعتهای نسبیتی در جهت محور اصلی (z) حرکت می‌کنند.

مقدار بیشتری از انرژی میدان تشعشعی حاصله ، بر خلاف تشعشع سینکروترون دارای باند باریکه‌ای از فرکانس است و این برای نوسان لیزری مناسب است. این فرکانسها در واقع فرکانسهایی هستند که الکترونها با یک طول موج اپتیکی ، عقب نشینی می‌کند. تشعشع منتشره در هر نقطه در طول مسیر با تشعشع منتشره در زمانهای قبلی در یک ردیف قرار گرفته و بدین ترتیب یک جمع شوندگی میدان ایجاد می‌شود (چنین سرعت الکترون نسبیتی است). یک نقطه نظر دیگر ، مبادله توان ( E_x(r,t)V_x(r,t بین الکترون متحرک و موج الکترومغناطیسی متحرک با یک میدان (E(r,t می‌باشد. شرط همزمانی استنتاج شده در بالا ، تضمین می‌کند که علامت E_xV_x نباید تغییر کند، چون هر تغییر علامتی در V_x اتفاق بیفتد، در همان زمان E_x تغییر علامت می‌دید.

توان E_xV_x که از باریکه الکترون به موج الکترومغناطیسی جاری می‌شود، پیوسته است (این توان حادی شده ممکن است منفی باشد). فرکانسهای گذار فرکانسهایی هستند که طی آن سرعت الکترون تغییر جهت می‌دهد. الکترون آزاد ، انرژی E₁ از میدان الکتریکی یک فوتون با انرژی E_ph جذب کرده و یا به آن یک فوتون می‌دهد و با انرژی E₂ خاتمه می‌یابد.

چون الکترونها حرکت نسبیتی دارند لذا انرژی آنها نیز باید از روابط نسبیتی محاسبه شود. اما مشاهده می‌کنیم که تغییر در انرژی E_e∆ یک الکترون ، ایجاد یک گذار از مختوم P₁ به P₂ می‌کند که کوچکتر از انرژی (P₁ - P₂) فوتون با مختوم (P₁ - P₂) می‌باشد. این نتیجه در سه بعد نیز صادق است. یکی از راه حلهای این مسئله میانجیگری در اندرکنش بین الکترون و باریکه نور (فوتونها) بوسیله انتقال پریودیک فضایی است که با مضاربی از 2π/L جذب می‌کند (L پریود است)، اختلال می‌‌تواند بر فوتون ، الکترون و یا هر دو اثر کند.

برای مشاهده نحوه عمل ، فرض می‌کنیم در تیوبهای موج رونده میکروویو ، جائیکه میدان الکترومغناطیسی در یک ساختار پریودیک منتشر می‌شود، به میدان یک حرکت پریودیک اضافی وارد می‌شود. در مورد یک لیزر الکترون آزاد ، این حرکت الکترون است که بطور پریودیکی با بکار بردن یک میدان مغناطیسی بطور فضایی پریودیکی مدوله می‌شود. البته می‌توان میدان الکترومغناطیسی را بطور فضایی مدوله کرد، این کار با بکار بردن یک موجی که بطور فضایی پریودیکی است، عملی می‌باشد.

هرگاه در تیوبهای موج رونده و شتاب دهنده‌های خطی ذرات باردار ، به نقطه نظر کلاسیکی برگردیم: یک الکترون را در نظر می‌گیریم که با سرعت V در حرکت است و با یک میدان الکترومغناطیسی رونده که میدانهای مغناطیسی و الکتریکی آن به ترتیب بصورت (E(r,t)B(r,t است، اندرکنش می‌کند.

شرط همزمانی (The synchrcnism crndition)

برای اینکه یک تبادل انرژی بین الکترون (با انرژی γmc²) و یک میدان E صورت می‌گیرد، لازم است که سرعت الکترون (v) در امتداد E ، مؤلفه غیر صفر داشته باشد. (γ ضریب تبدیل جرم نسبیتی است) در مورد موج الکترومغناطیسی تخت که در جهت z منتشر می‌شود E_z = 0 بوده و E_x ≠ 0 است. برای اینکه بایستی بررسی الکترون یک مؤلفه عرضی V_x داشته باشیم، چون V_z < c است، الکترون نسبت به موج عقب می‌افتد و بایستی تغییر علامت دهد (جهت سرعت تغییر می‌کند)، لذا تبادل خالص انرژی بین الکترون و باریکه متوسط گیری می‌شود.

یک راه حل آشکار این مسئله ودار کردن الکترون به تغییر سرعتش می‌باشد. بطوری که در یک جهت با میدان عرضی حرکت می‌کند. این کار با بکار بردن یک میدان مغناطیسی عرضی پریودیکی فضایی (با پریود ₀λ) در حضور یک موج الکترومغناطیسی تخت با طول موج λ بیان می‌شود. بردار سرعت الکترون در z = 0 با میدان روبرو شده و دارای یک سرعت عرضی موازی جهت میدان (V_x||E_x) می‌باشد. بطوری که V_xE_x>0 است. یک الکترون مشابه در دو نقطه اضافی دیگر نشان داده شده‌اند. بخشی از یک میدان الکتریکی که در ابتدا در نقطه z = 0 با الکترون روبرو شده ، در نقطه V_x 0 است، ولی میدان الکترومغناطیسی سریعتر و جلوتر از الکترون حرکت می‌کند بطوری که E_x < 0 و E_xV_x > 0 است.

در نقطه z = λ₀ ، V_x > 0 است و E_x > 0 است لذا E_xV_x>0 می‌باشد. بنابراین در هر نقطه E_xV_x> 0 است و الکترون بطور پیوسته قرمز شده و به میدان اپتیکی انرژی می‌دهد. شرط تشدید P₁ - P₂ = ±t.k می‌باشد.

نشر خود به خودی و بهره در FEL

وقتی که الکترون در میدان مغناطیسی wigglel حرکت شتابدار انجام می‌دهد (و این شتاب پریودیک و عرضی می‌باشد) و از آن یک تشعشع خودبخودی بوجود می‌آید، بطوری که طیف حاصل از این تشعشع از روابط مشابه توری پیروی می‌کند. (پریودهای میدان مغناطیسی برای الکترون به مثابه توری می‌باشد). الکترون شتابدار موج الکترومغناطیسی تشعشع می‌کند و این تشعشع در یک ساختار پریودیک صورت می‌گیرد. بهره به عنوان اختلاف بین آهنگ نشر و جذب تحریکی بوسیله الکترونهای تشعشعی می‌باشد.

مزایا وکاربردهای FEL

• یکی از مزیتهای FEL نسبت به لیزرهای اتمی این است که در FEL با افزایش طول اندرکنش L ، بهره الزاما افزایش پیدا نمی‌کند و ممکن است بهره از بین رفته و حتی منفی شود و خود L افزایش می‌یابد، فرکانس برای ماکزیمم بهره به مقدار تشدید خود نزدیک می‌شود.
  
  
• در نوسانگرهای FEL تشعشع از افت و خیز چگالی باریکه الکترونی و یا از نشر خودبخودی آغاز می‌شود و هنگامی که توان تبدیلی از باریکه الکترونی بتوان تشعشعی از اتلافات تشعشع در مشدد زیاد باشد عمل لیزر صورت می‌گیرد. مزیت اصلی FEL به لیزرهای کوانتومی قابلیت تنظیم تشعشع آن می‌باشد. در لیزرهای کوانتومی طول موج لیزر بوسیله انرژی گذارهای بین ترازهای کوانتومی اتمها یا مولکولها در ماده فعال مشخص می‌شود و علی‌رغم تنوع و تعداد مواد فعال لیزری تعداد ترازهای کوانتومی محدود است (محدود به معنی متناهی) ولی در FEL ها طول موج لیزر بوسیله پارامترهای باریکه الکترونی و ساختار الکترودینامیکی آنها مشخص می‌شود (دیوارهای موجی ، آینه‌های مشدد و ...) نیز با مشخصه‌های میدانهای الکتریکی و مغناطیسی در ناحیه اندرکنش.
  
• تشعشع FEL می‌تواند بر یک نقطه که سایز آن با پدیده‌های پراش مشخص می‌شود، متمرکز گردد.
  
• تقویت نور در FEL ها در خلأ صورت می‌گیرد، لذا اثرات ماده فعال روی نور وجود ندارد و پراش نیز کم است. لذا این لیزر برای طی مسیر طولانی و توانهایی بالا مناسب است، ولی در لیزرهای معمولی بخاطر پراکندگی ماده فعال توان خروجی کم است، ولی مشکل عمده FEL ها تکنیک شتاب دهنده الکترونی است.
  
• بهره FEL ها بالای 100% است، ولی محدودیتهای موجود (نه از نظر فیزیکی) باعث شده که رکورد بهره از 34% تجاوز نکند.

از این لیزرها در علم و صنعت ، مانند فعل و انفعالات مواد میکرو لیتوگرافی ، جداسازی ایزوتوپها ، کاربردهای شیمیایی ، گرمایش پلاسما و ... استفاده می‌شود.

با کمک دو قطعه طلق که توسط لایه ی نازکی از هوا جدا شده اند ، می توان الگوهای تداخلی ساخت.

وقتی نور به دو سطح شفاف که فاصله ی کمی از هم دارند می تابد ، قسمتی از نور از هر یک از سطوح منعکس می شود. اگر فاصله ی بین دو سطح مضربی از نصف یا کل طول موج باشد به ترتیب تداخل سازنده یا ویرانگر اتفاق می افتد و یک الگوی تداخلی تشکیل می شود.

وسایل مورد نیاز

• دو قطعه ورق طلق
• کاغذ رسم تیره
• یک قطعه ی پلاستیکی شفاف قرمز
• نوار چسب
• منبع نور ( چراغ مطالعه یا ... )

شرح آزمایش

سطوح طلق ها را با الکل و پارچه ی نرم تمیز کنید. سپس آن ها را محکم به هم فشار داده و برای اینکه در همین حالت ثابت باقی بمانند ، لبه های آن ها را با نوارچسب بچسبانید. روی یکی از سطوح را باکاغذ تیره بپوشانید تا الگوها ی تداخلی واضح تر دیده شوند.
سطوح طلقی را در برابر یک منبع نور قوی طوری در دست بگیرید که طرفی که کاغذ تیره قرار دارد مانند شکل در زیر باشد. الگوهای رنگی تداخل را مشاهده کنید. در صورت خم کردن یا فشردن سطوح ، الگوها تغییر خواهند کرد. توجه کنید که این الگوها شباهت زیادی به خطوط تراز در نقشه های توپوگرافی دارند. حالا قطعه ی پلاستیکی قرمز را بین منبع نور وسطوح قرار دهید. ملاحظه کنید که اینبار الگوها فقط قرمز وسیاه هستند.

چه اتفاقی در حال وقوع است؟

امواج نور از دوسطحی که توسط لایه ی نازک هوا از هم جدا شده اند ، منعکس می شوند. این امواج پس از بازتاب از سطوح با یکدیگر برخورد می کنند و می توانند اثر یکدیگر را تقویت کرده یا از بین ببرند. این تقویت شدن یا از بین رفتن تداخل سازنده و ویرانگر نامیده میشود. این اثر است که باعث بوجود آمدن الگوهای تداخلی می شود.
نور سفید از رنگ های مختلفی تشکیل شده که با هم مخلوط شده اند. وقتی امواج نور یک رنگ خاص به هم رسیده و یکدیگر را از بین می برند ، آن رنگ از رنگ های نور سفید حذف می شود. بطور مثال وقتی امواج نور آبی از بین می روند ، آنچه از نور سفید پس از حذف نور آبی باقی می ماند ، رنگ زرد ( مکمل رنگ آبی ) است. ضخامت لایه ی بین دوسطح تعیین می کند کدام رنگ از بین می رود. بطور مثال اگر فاصله ی بین دو سطح به اندازه ی نصف طول موج نور آبی( یا مضربی از آن ) باشد ، قله های امواج نور آبی که از سطح بالایی لایه ی هوا منعکس می شوند ، دره های امواج نور آبی منعکس شده از سطح پایین را از بین برده و موجب از بین رفتن نور آبی می شوند.
این چیزی است که اتفاق می افتد: تصور کنید که فاصله ی بین دو سطح نصف طول موج نور آبی است. وقتی یک موج به سطح بالایی لایه ی هوا برخورد می کند بخشی از آن منعکس و بخش دیگر به راه خود ادامه می دهد. در مقایسه با سطحی که از سطح بالایی لایه منعکس می شود ، بخشی که عبور کرده و از سطح پایین منعکس می شود ، به اندازه ی یک طول موج بیشتر در لایه ی هوا حرکت می کند ( نصف طول موج می رود و نصف طول موج بر می گردد ). به علاوه موجی که از سطح پایین منعکس می شود وارونه می شود. اثر خالص نهایی این است که قله و دره ی نور آبی منعکس شده از دو سطح ، با هم ترکیب شده و یکدیگر را از بین می برند. به دلیل اینکه طرح الگوهای تداخلی به فاصله ی بین دو سطح بستگی دارد چیزی که در عمل می بینید نقشه ی توپوگرافی فاصله ی بین دو سطح است.
پس از قرار دادن یک فیلتر قرمز جلوی منبع نور فقط فریزهای قرمز و سیاه پدیدار می شوند. در جایی که تداخل ویرانگر صورت می گیرد هیچ نور قرمزی وجود ندارد که به چشم شما برسد ، بنابراین شما سیاه می بینید. هر جا تداخل سازنده صورت گیرد شما قرمز خواهید دید.

دید کلی

هر جسم یا ماده‌ای که قادر به عبور دادن تابش اپتیکی از خود باشد وسیله اپتیکی است. مهمترین کاربرد شیشه در ساخت عدسی است که بیشتر در عینک مورد استفاده قرار می‌گیرد. عینک یک وسیله اپتیکی است که سبب ایجاد تصویر بر روی لایه دریافت کننده تصویر ، شبکیه می‌باشد. تابش الکترومغناطیسی که از اجزای جهان فیزیکی است طبیعت موجی دارد، در عوض نور یک پدیده فیزیولوژیک است که توسط گیرنده چشمی ، فقط یک قسمت کوچک از طیف تابش الکترومغناطیسی به نام طیف مرئی مشخص می‌کند. هنوز هم با گذشت قرنها از تجربه شیشه‌های معدنی بیشترین استفاده را در ساخت عدسیهای افتالمیک دارند شیشه‌های معدنی مخلوطی آمورف از ایندریدها - سیلیکاتها می‌باشند که از انجام فرآیندهای حرارتی بر روی مواد اولیه شنی بدست می‌آیند.

ضریب شکست n

ضریب شکست شیشه یک عدد حقیقی است، اگر سرعت انتشار تابش در هوای 20 درجه سانتیگراد و فشار یک اتمسفر یک 1013mbar برابر C باشد و V سرعت انتشار نور در شیشه ، ضریب شکست شیشه از رابطه زیر بدست می‌آید:

رابطه دوم یک رابطه مثلثاتی است که به قانون اسنل (Snell) شهرت دارد:

Sini = سینوس زاویه برخورد و Sinr = سینوس زاویه شکست.


هر چه ضریب شکست یک وسیله اپتیکی نسبت به محیط پرتو تابیده بیشتر باشد پرتو انکساری نسبت به پرتو عمود بر سطح بیشتر منحرف شده و سرعت انتشار آن کمتر است.

پاشندگی

پدیده تغییر ضریب شکست در یک وسیله اپتیکی به صورت تابعی از طول موج پرتو تابیده شده را پاشندگی می‌نامند. یک پرتوی چند رنگ به تعداد پرتوهای تک رنگی که آنرا تشکیل می‌دهد منشأ پرتوهای انکساری است بیشترین انحراف مربوط به پرتوهایی می‌باشد که کمترین طول موج را دارند. میزان پاشندگی از طریق محاسبه رابطه n_f - n_c که در آن c وf نوارهای مشخصه فرانهوفر (Fraunhofer) برای کادمیوم می‌باشد بدست می‌آید. معمولا مقدار n مربوط به تابش زرد در منطقه D نوارهای فرانهوفر در ناحیه جذب سدیم (n_D) می‌باشد. روش استاندارد تعیین ضریب شکست یک ماده بر همین اساس است به این گونه که نمونه‌هایی طبق یک پروتکل استاندارد تعیین شده تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند که در آن مقادیر معین برای وسیکوزیته پرتوهای تابیده با طول موج λ = 587.6nm در دمای 20 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده، این پارامتر از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

n_D - 1 را شکست می‌نامند. در اپتیک افتالمیک شیشه‌های معدنی با مقدار V بزرگتر از 50 را کراون و کمتر 50 را فلنیت می‌نامند. عکس V قدرت پاشندگی است.

• همگن: در صورت همگن بودن خصوصیات اپتیکی در تمام نقاط یکسان است. از نظر علم اپتیک این بدین معنی است که ضریب شکست برای یک پرتو با طول موج معین در تمام نقاط یکسان باشد.
  
  
• ایزوتروپی: در صورت ایزوتروپ بودن ضریب شکست با تغییر جهت پرتو تابیده شده تغییر نمی‌کند.
  
  
• ضریب انتقال یا گذرایی : برای هر طول موج رابطه میان شار خروجی φ_a یک تابش و شار تابیده شده متناظر φ_i را نشان می‌دهد ({TEX()} {\tau} {TEX} = φ_a/φ_i). میزان برای پرتوهای خطرناک مثل UV (فرابنفش) برای مقاصد ما از اهمیت خاصی برخوردار است. دو عبارت دیگر:
  
  
  • کدری (Opacity) که عکس گذرایی است. (1/)
  • چگالی که لگاریتم در پایه 10 کدری است. (log^1/₁₀)
    
    
• ضریب جذب: برای هر طول موج رابطه میان شار جذب شده φ_a و تابیده شده متناظر φ_i را نشان می‌دهد.

شفافیت

اصولا شفافیت بالا همراه نبود ناخالصی (ناشی از اکسیدهای فلزی که در مرحله ذوب در شیشه رنگ ایجاد می‌کنند) ، ناخالصی ، عیوب از قبیل شیار ، ناخالصی ، تاری و جباب می‌باشد. هنگام صحبت از شفافیت باید میان شیشه‌های سفید و رنگی تفاوت قایل شویم. شیشه‌های سفید به دلیل اینکه ذاتا حالت جذب ندارند مناطقی را در طیف به صورت گزینش جذب نمی‌کنند ولی شیشه‌های رنگی به صورت ثابت و یا متغیر در طول موجهای خاص از طیف مرئی جذب گزینشی دارند که خاصیت رنگ را در آنها ایجاد می‌کند.

مزیت بازتابش یا بازتابندگی

ضریب بازتابش φ حاصل تقسیم شار پرتو بازتابیده شده φ_r به شار پرتو تابیده شده φ_i می‌باشد ρ = φ_r/φ_i.
ضریب بازتابش به صورت درصد گزارش می‌شود، در صورتی که φ_i = 10. فرنل (Fresnel) بر اساس تئوری موجی رابطه کلی زیر را برای ضریب بازتابش ρ بدست آورده است:

شیشه کراون

به دلیل سختی ، همگنی و برش آسان مورد توجه است. در صنعت برای ساخت آینه ، شیشه پنجره ، لیوان کریستال مورد استفاده قرار می‌گیرد. شیشه کراون دو عیب اساسی دارد:

• شکننده است، به قطعاتی بزرگ نوک تیز تبدیل می‌شود.
• برای قدرتهای تصحیح بالا ، وزن و ضخامت آن بیش از اندازه است.
  
  افزایش شیشه سازهایی از جنس بور در مخلوط اولیه از قبیل ایندرید بور B₂O₃ و بوراکس a₂B₄O₇ باعث سیال شدن جرم شیشه‌ای می‌شود، در نتیجه کراونی با دانسیته مناسب و پایین به نام بور و سیلیکات بدست می‌آید، افزودن اکسید باریم به عنوان پایدار کننده به میزان بالا به مخلوط کراون ضریب شکست را افزایش می‌دهد، بدون آنکه ضریب پاشندگی را بیش از حد بیافزاید. انواع دیگر کراون با باریم با ضریب شکست 1.6 دارای دانسیته‌ای معادل آنها کراون می‌باشند ولی میزان پاشندگی نور تا حدود 42 درصد کاهش می‌دهد.

شیشه فلینت

شامل مجموعه بزرگی از شیشه‌ها می‌باشد که مورد استفاده در صنایع تولید کریستال قرار می‌گیرد. به دلیل دارا بودن مقادیر متغیر اکسید سرب تا 70 درصد ضریب شکست این نوع شیشه می‌تواند به 1.8 برسد و مقاومت بسیار خوبی در برابر اشعه فرابنفش دارد.

عیوب

• ضریب پاشندگی بالایی دارد در حالیکه میزان بالای جذب در ناحیه آبی طیف مرئی باعث رنگ مایه زرد - قهوه‌ای می‌شود که ممکن است از نظر ظاهری مطلوب نباشد (در عینک).
  
  
• نرم هستند و سطوح آنها براحتی خط بر می‌دارد.
• سنگین هستند.
• بسادگی تراش نمی‌خورند.

شیشه‌های تیتانیوم

ضریب شکست بالا (n_D = 1.7) ، ضریب پاشندگی قابل قبول دارند می‌توان آنها را به طریق شیمیایی باز پخت نمود و تراش با سنگ الماسه جهت بیزته کردن عدسیها ، عینا مشابه شیشه کراون می‌باشد. مقادیر ضریب بازتابش بالا ، قیمت عدسی تیتانیوم دو برابر شیشه کراون است.

شیشه‌های ساخته شده از خاکهای نادر

با بکار گیری این مواد مثل نیوبیوم ، لانتانیوم ، تانتالیوم امکان ساخت شیشه‌های با ضریب شکست بالا ولی با مقادیر قابل قبول ضریب پاشندگی و چگالی زا هم شده است. در این نوع شیشه‌ها افزایش ضریب شکست همراه با افزایش ضریب بازتابش می‌باشد، از اینرو عملیات ضد بازتابش نور در عمل اجباری است.

چشم انداز

خواص شیشه یا هر وسیله اپتیکی فقط خواص اپتیک نیستند، بلکه خواص فیزیکی و شیمیایی آنرا نیز در بر می‌گیرند مثل: مقاومت در برابر سایش و ضربه ، ضریب انبساط حرارتی خطی ، مقاومت در برابر عوامل شیمیایی.