Variability of optical properties and structure of glass

Abstract

The network theory of glass formation may be broadened by the accessory enhancing effect of some asymmetry of electronic structure to explain the glass formation of compounds containing large amounts of lead oxide. Molar refraction and its variability by cationic environment, temperature and time is used as a measure of electronic displacement. The apparent refraction of oxygen in silicates, borates and phosphates increases with decreasing field strength of cations, with increasing Ο : Si, Ο : Β and Ο : Ρ ratios and with decreasing degree of annealing. The apparent refraction of O2- thus is, for instance, 3.35 in Be2SiO4, 4.97 in Ba2SiO4. In a borosilicate crown annealing may increase density by 1 %, yet decrease refraction by 1/3 %. Generally, in the transformation range a steady, complex ordering phenomenon representable by decreasing entropy takes place which in contrast to discontinuous allotropic changes and in analogy to solid solutions of feldspars corresponds to a continuous series of possible states. In some cases this series may even lead first to denser, then to looser structures during one and the same isothermal treatment. This appears confirmed by experiments on thermal expansion, density and refractive index in different laboratories. Die Netzwerktheorie der Glasbildung läßt sich durch die zusätzliche fördernde Wirkung einer gewissen Asymmetrie der Elektronenstruktur so erweitern, daß die Glasbildung in Verbindung mit einem hohen Bleioxidgehalt erklärbar wird. Die Molrefraktion und ihre Veränderlichkeit durch Kationenumgebung, Temperatur und Zeit werden als Maß der Elektronenverschiebung verwendet. Die scheinbare Refraktion von Sauerstoff in Silicaten, Boraten und Phosphaten steigt mit abnehmender Feldstärke der Kationen, mit zunehmendem Ο : Si-, Ο : B- und Ο : Ρ-Verhältnis und mit abnehmendem Kühlungsgrad. So beträgt die scheinbare Refraktion von 02- in Be2SiO4 z. B. 3,35, in Ba2SiO4 4,97. In einem Borosilicatkronglas kann Kühlung die Dichte um 1 % erhöhen, die Refraktion um 1/3 % vermindern. Im allgemeinen findet im Transformationsbereich ein stetiger, komplexer, durch Entropieabnahmen beschreibbarer Ordnungsvorgang statt, der im Gegensatz zu unstetigen Modifikationsänderungen und in Analogie zu festen Lösungen der Feldspäte einer stetigen Reihe möglicher Zustände entspricht. Vereinzelt kann diese Reihe sogar erst zu dichteren, dann zu loseren Verbänden in ein und derselben Isotherme führen. Dies erscheint durch Experimente in verschiedenen Laboratorien an der Wärmeausdehnung, Dichte und Brechzahl belegt.