Technische Optik in der Praxis

158 5 Optische Werkstoffe
Tabelle 5.2. Elemente, ihre Wertigkeit und Farbe einiger Ionen mit nicht
vollständig aufgefüllter 3d- oder 4f-Schale (entsprechend Übergangsmetall- und
Lanthanid-Ionen)
Übergangsmetalle Lanthanide
Ion Wertigkeit Farbe Ion Wertigkeit Farbe
Ti 3+ violett, braun Ce 3+/4+ gelblich
V 3+ grün Pr 3+ grün
V 4+ blau Nd 3+ violett
Cr 3+ grün Sm 2+ grün
Mn 2+ blaßgelb Eu 2+ braun
Mn 3+ violett Dy 2+ braun
Fe 2+ grün, blau Ho 3+ gelb
Fe 3+ gelbbraun Er 3+ blassrot
Co 2+ blau, rosa
Ni 2+ tetraedrisch violett
Ni 2+ oktaedrisch gelb
Cu 2+ blau, türkis
wäre nicht wirtschaftlich, in diesem Fall den riesigen Bedarf an aktivem Material
durch Kristalle zu decken.
Eine weitere Möglichkeit, in Gläsern das Absorptionsvermögen gezielt zu
verändern, besteht darin, daß Kolloide in ihnen erzeugt werden. Dazu wird
zunächst ein Glas mit den Ionen, die später die kolloidalen Ausscheidungen
bilden sollen, erschmolzen. Anschließend wird das Glas einer Temperbehandlung
unterzogen, bei der sich dann die gewünschten Kolloide mit Durchmessern
von 5 bis 20 nm (also weit unter der Wellenlänge des Lichts, so daß sie
nicht stark streuen) bilden. Von technisch großer Bedeutung sind die kolloidalen
Ausscheidungen der Zusammensetzung Cd(S,Se,Te). Dabei entstehen
sehr scharfe Absorptionskanten, die direkten Band-Band-Übergängen in diesen
Materialien zuzuordnen sind. Mit der Zusammensetzung der Kolloide läßt
sich die Absorptionskante dieser Anlaufgläser vom blauen Spektralbereich bis
in den IR-Bereich verschieben. [28–30].
Ähnlich wie die Anlaufgläser müssen auch die photochromen Gläser
einer Temperbehandlung unterworfen werden [8]. Dabei werden in den Gläsern
durch die Temperbehandlung kolloidale Ag(Cl,Br)-Ausscheidungen mit
Durchmessern von 10 bis 20 nm erzeugt. Durch die Absorption von UV-
Strahlung (auch Strahlung aus dem benachbarten blauen Spektralbereich)
werden die Kolloide photolytisch zersetzt. Dabei entstehen metallische Ag-
Ausscheidungen mit einer Dicke von nur einer oder wenigen Atomlagen, die
im sichtbaren Spektralbereich absorbieren. Solch ein Glas wird daher unter
Sonnenbestrahlung dunkel. Da die Halogene als Reaktionspartner nahe bei
den Ag-Ausscheidungen bleiben, bilden sich nach Beendigung der Bestrahlung
durch die Sonne die im sichtbaren Spektralgebiet kaum absorbierenden
Ag(Cl,Br)-Kolloide wieder zurück.