Неоди́мовое стекло́ — минеральное стекло, содержащее в составе оксид неодима, иногда — смесь оксидов других редкоземельных элементов, и имеет несколько названий: неодимовое стекло, дидимовое стекло, стекло-хамелеон, александритовое стекло, стёкла Мозера («Александрит», «Гелиолайт», «Роял») и много других торговых наименований, среди которых выделяется «Неофан» или «неофановое стекло». Neophan (новое явление) — бренд нескольких немецких фирм (Auer, Siemens) для различных изделий из этого стекла, название которого стало нарицательным, фактически названием самого стекла.

В англоязычных странах для обозначения линз очков и светофильтров из фиолетового неодимового стекла используется аббревиатура «ACE» — Amethyst Contrast Enhancer — «аметистовый усилитель контрастности». Эта аббревиатура иногда применяется и для стёкол других цветов, только в начале пишется сам цвет, например зелёное стекло — «Green ACE». Название «дидимовое стекло» (Didymium glass) хотя и имеет устаревший термин «дидим», но до сих пор используется для обозначения как стекла со смесью оксидов лантаноидов, так и собственно неодимового стекла с чистой окисью неодима, применяющегося для технических защитных очков и для фотографических светофильтров.

Свойства Это стекло обладает интересными оптическими свойствами, связанными с f-f переходами в электронной оболочке атома неодима. Способность избирательно, в зависимости от длины волны, поглощать видимый свет: фиолетовое стекло существенно поглощает жёлтую часть спектра, а спектральную дублетную D-линию излучения натрия с длиной волн 589 и 589,6 нм и излучение с длинами волн поглощает почти полностью; имеет полосы поглощения в других частях оптического излучения (430, 480, 520, и др., см. график справа), но почти полностью пропускает красный участок и наиболее видимые для человеческого глаза части зелёного и синего участков спектра:  — красные предметы через стекло кажутся более яркими, почти сияющими;  — оранжевые и розовые заметно краснеют и также выглядят ярче, кожа бледнолицых людей приобретает розовый цвет;  — жёлто-зелёные предметы зеленеют и видятся отчётливее;  — зелёные и синие предметы, голубое небо и поверхность воды выглядят насыщеннее, имеющими как бы более чистый цвет;  — жёлтые предметы теряют яркость, а чистое без примесей натриевое излучение практически исчезает; но в большинстве случаев жёлтые материальные объекты остаются видимы, поскольку они светят в широком спектре и часто смесь красных и зелёных лучей воспринимается как жёлтый цвет. Например, свет натриевой лампы, сфотографированный и воспроизведённый на мониторе по технологии RGB, через неодимовое стекло не меркнет и почти не меняет цвет;  — в целом из-за выпадания жёлтого участка спектра возникает приличная дифференциация между красными и зелёными цветовыми полутонами, за счёт чего изображение через такое стекло имеет более контрастный видGouras, P. and E. Zrenner; «Color Vision: A Review from a Neurophysiological Perspective»; in Progress in Sensory Physiology 1; Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1981. Александритовый эффект или двухцветность — способность стекла с содержанием оксида неодима не менее 4,3 % изменять цвет в зависимости от типа освещения из-за вышеуказанного поглощения жёлтого цвета и разделения спектра на две части: сине-зелёную и красную. Если освещающий стекло источник отдаёт энергию больше в синей части спектра, то и стекло, поглотив почти все жёлтые лучи, окрашивается в синие тона. Если же источник светит больше в красной части, тогда видимый свет сдвигается от равновесия в другую спектральную сторону и стекло отдаёт красный свет. Аметистовое неодимовое стекло именно так изменяет цвет от пурпурного при свете ламп накаливания и фиолетового при солнечном свете до голубого при освещении люминесцентными лампами, неодимово-празеодимовое серое стекло — соответственно от серого до зелёного, а коричневое — от чайного красновато-коричневого до зеленовато-жёлтого. При чистом натриевом свечении неодимовое стекло становится тёмным, почти чёрным. С этим свойством напрямую связано резкое различие свечения разных типов ламп при взгляде через стекло (см. фотографии ниже в разделе визуальных эффектов). Способность к лазерной накачке. Хорошее поглощение ультрафиолетового излучения: длины волн до стекло без дополнительных добавок поглощает полностью.

Стёкла других цветов имеют свои особенности светопропускания. Коричневое стекло кроме жёлтого почти совершенно поглощает синий цвет и тем самым ещё более обостряет контрастность и видимость красных оттенков, причём делает красными, ярко-бордовыми и алыми оранжевые, коричневые и фиолетовые цвета. Серое стекло делает акцент на зелёном цвете, несколько в ущерб синему, делая его больше сине-зелёным.

Ширина поглощаемого участка в жёлтой части спектра в районе зависит от содержания неодима и толщины стекла. Например обычное дидимовое стекло толщиной срезает участок средней шириной стекло толщиной устранит уже а соответственно .

Надо сказать, что почти все редкоземельные элементы в стёклах и жидких растворах обнаруживают избирательное поглощение света, а дихроизм проявляют также чисто празеодимовые стёкла (меняют цвет от бесцветного до зелёного из-за существенного поглощения синих лучей), но только у неодима полосы поглощения расположены таким образом, что способствуют усилению контрастности, а самое глубокое поглощение идеально совпадает с эмиссионным спектром возбужденных атомов натрияСпектр свечения натриевой лампы низкого давления, что обеспечивает стеклу с неодимом несколько специфических применений.

Применение

Благодаря оптическим свойствам неодимовое стекло находит различное применение.

Способность к генерации лазерного излучения: стекло и искусственные гранаты, содержащие неодим, применяются в качестве активной среды в лазерах, генерирующих излучение в ближней инфракрасной области спектра с длиной волны около (см. например, статью Nd:YAG-лазер).

Цвет стекла и его двухцветность: добавка чистого оксида неодима в стекловаренную шихту является одним из немногих способов получения ярко-пурпурного цвета минерального стекла; добавление оксидов лантаноидов («черновой» неодим, около неодима в смеси) устраняет зеленоватый оттенок стёкол, вызываемый присутствием в них примесей соединений железа; фиолетовое и пурпурное стекло используется для изготовления столовой декоративной посуды, люстр и художественных изделий, изменяющих цвет под действием разного освещения; используется в ювелирных изделиях в качестве имитации султанита — ювелирной разновидности диаспора.

Усиление контрастности и кажущееся увеличение яркости и отчётливости красного, зелёного и синего цветов: прозрачное фиолетовое, серо-зелёное и коричневое стекло со светопропусканием от 65 до а также дополнительно затемнённое, поляризованное, зеркальное и укреплённое изнутри поликарбонатным слоем стекло применяется для изготовления аксессуарных солнцезащитных очков, так как обеспечивает красочную и контрастную видимость, необычные световые эффекты и меняет цвет в зависимости от условий освещения; очки с неодимовыми стёклами полезны для людей с пониженным восприятием красного и зелёного цвета (дейтероаномалия, протаномалия); фиолетовое, серое и коричневое неодимовое стекло с 1930-х по 1990-е годы применялось в линзах спортивных и водительских солнцезащитных очков, так как улучшает цветовую контрастность, понижает яркость бликов и позволяет лучше видеть окрашенные спортивные одежды и снаряды, сигнальные огни, цветные дорожные знаки и разметки. Сегодня для этих целей не применяется, поскольку по действующим нормам безопасности такие очки должны выпускаться только с ударопрочными пластиковыми линзами. Кроме того, сегодня сигнальные и светофорные лампы более яркие, чем применявшиеся в 20-м веке; светло-фиолетовое стекло толщиной и светопропусканием применялось в защитных очках Auer Neophan для немецких лётчиков и штурманов Люфтваффе во время Второй мировой войны: они позволяли лучше видеть самолёты и облака на фоне неба, увеличивали контрастность поверхности земли и вообще улучшали видимость за счёт уменьшения яркости жёлтого цвета в фоновой засветке от пыли и дымки в приземном воздухе; очки с неофановыми стёклами также рекомендовались для навигации с целью улучшения видимости в плохую погоду, в туман и во время заката и восхода СолнцаDannmeyer, F.; «Das Neophanglas als nautisches Hilfsmittel bei unklarer Sicht»; Die Glashutte; 1934; Number 4; pp. 49-50; насыщенно красное (рубиновое) неодимовое стекло применялось в защитных очках подводников для быстрой адаптации от яркого дневного света снаружи к неяркому освещению внутри подводной лодки или, наоборот, для быстрого привыкания к ночной темноте. Хотя для этого достаточно и обычного стекла или пластмассы красного цвета; из аметистового и зелёного неодимового стекла изготовляются фотографические светофильтры, предназначенные соответственно аметистовый для усиления передачи красного, оранжевого и коричневого цветов, а зелёный — для увеличения зелёного цвета (например для фотосъёмки зелени); ярко-красное неодимовое стекло используется в индикаторах навигационных приборов.

Поглощение жёлтого излучения: пурпурное, фиолетовое и серо-зелёное стекло со смесью неодима и празеодима (ACE и Green ACE glass) применяется в линзах защитных дидимовых очков (didymium glasses) для стеклодувов, лампворкеров и сварщиков: оно поглощает узкоспектральное эмиссионное излучение атомов натрия при работе со стеклодувными горелками. Яркое оранжевое пламя через такие очки почти невидимо, не раздражает глаза и не мешает видеть нагреваемое стекло. Иногда эти линзы покрываются зеркальным слоем, отражающим вредные для глаз тепловые лучи; свинцовые стёкла с примесью неодима применяется в рентгеновских аппаратах для наблюдения за процессами при ярком свете натриевых ламп; светло-фиолетовое стекло применяется в светофильтрах к телескопам для снижения засветки ночного неба в районах, где в уличных фонарях преимущественно используются натриевые лампы, а также для изменения цвета астрономических объектов с целью улучшения видимости; иногда применяется для автомобильных зеркал заднего обзора, так как оно частично поглощает солнечные блики и отражённый ослепляющий свет фар, улучшает контрастность; может применяться для изготовления оконных и автомобильных стёкол с целью придания им светозащитных свойств и улучшения цветопередачиReduced glare neodymium oxide containing window glass. US 6416867 B1; из этого стекла изготовляются колбы некоторых видов ламп накаливания для отфильтровывания из спектра их свечения избытка жёлтых лучей с целью создания света, близкого к белому дневному свету со слегка розовым оттенком; ранее для этой цели из неофанового стекла изготовляли плафоны самих светильников. Такие лампы используются для более красивого и полезного для растений освещения аквариумов, террариумов и торговых помещений. Свет неодимовых ламп благоприятно сказывается на зрении людей с некоторыми глазными заболеваниями, такими как альбинизм, атрофия зрительного нерва, ахроматопсия, близорукость, глаукома, диабетическая ретинопатия, катаракта, корковая аноксия, первичный патологический нистагм, пигментная дегенерация сетчатки, пигментный ретинитFaye, Eleanor; «A New Light Source»; The New York Association for the Blind; New York, N.Y.; undated; one pageCohen, Jay M. and Bruce P. Rosenthal; «An Evaluation of an Incandescent Neodymium Light Source on Near Point Performance of a Low Light Vision Population»; Journal of Visual Rehabilitation; Vol. 2, No. 4; 1988; pp. 15-21.

История исследований и производства