PROPRIÉTÉS ET STRUCTURE DES VERRES

Définir... Propriétés optiques

Chimie du solide                Relations structure-propriétés                   Exercices
Pr Robert Valls & Dr Richard Frèze robert.valls@univ-amu.fr
La transparence du verre

La transparence du verre a deux origines :

• la présence de liaisons ionocovalentes fait qu'il n'y a pas d'électrons libres, or ce sont
   eux qui absorbent ou émettent l'énergie lumineuse dans le domaine du visible.
   Pour interagir avec les liaisons ionocovalentes il faut des photons plus énergiques qui
   correspondent à des longueurs d'onde plus faibles que celle du visible.

• l'état amorphe, donc l'absence de structure cristalline, fait qu'il n'y a pas de surfaces
   pouvant diffuser la lumière, comme des joints de grain, des défauts ou des "trous"
   de dimension proche de celles des longueurs d'onde de la lumière visible.

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Parmi les propriétés spécifiques des verres, la plus connue est une propriété optique, la transmission de la lumière. En effet, les verres les plus courants sont transparents à la lumière visible (400 ≤ λ ≤ 700 nm). Cette transparence est due à la structure même
du verre :
Les propriétés optiques des verres, en particulier l'indice de réfraction, sont à l'origine de leur utilisation dans la fabrication de
lentilles pour des systèmes optiques : objectifs photo, jumelles, microscopes, appareils scientifiques ... Pour obtenir des systèmes
performants et dépourvus de défauts optiques, il est nécessaire de combiner de nombreuses lentilles en verres d'indice de réfraction
différent. Dans le tableau sont donnés les indices de réfraction de quelques verres optiques à base de silice. On peut voir que l'indice
de réfraction varie énormément en fonction de la nature des oxydes métalliques ajoutés à la silice (approximativement entre 1,45 et 2,00).
Indice de réfraction de quelques verres optiques à base de silice
Absorption et diffusion de la lumière
Le photochromisme

On appelle photochromisme la propriété de changer de couleur en
fonction de la nature de la lumière reçue. Une des applications
courantes de ce phénomène est celle des verres de lunettes qui foncent
lors de l'exposition au soleil. Pour obtenir ce résultat avec des verres
minéraux, on ajoute des cristaux de chlorure d'argent (AgCl) dans le
verre. Sous l'influence du rayonnement ultraviolet provenant du soleil, un
électron d'un atome de chlore est éjecté de la couche externe. Il est
capturé par un atome d'argent qui devient un ion Ag+ qui absorbe la
lumière visible et le verre devient plus foncé.

Absorption d'un photon UV par AgCl (photochromisme)