현재 광학유리의 종류는 대략 200~300종에 이르며 이를 요약하면 다음과 같다.

개개의 유리가 가지고 있는 광학상수(굴절능·분산능)에 따라 분류하는데, 전체를 크라운 유리(기호K)와 플린트 유리(F)로 나눈다.

이중 크라운 유리(Crown, 수렴렌즈용 유리)는 비교적 분산능이 약한 유리로, 나트륨 D선에 대한 아베수(이 수가 큰 것일수록 분산이 약하다.)가 55 이상 또는 50~55 사이에 있고, 굴절률(나트륨D선<파장 589.3 nm>으로 측정된 것)이 1.60을 넘는 것을 가리킨다.

플린트(Flint, 납유리, 발산렌즈용) 유리는 분산이 세고, 아베수가 55이하 또는 50~55 사이에 있으며, 굴절률이 1.60 이하의 것을 말한다. 성분으로 볼 때 전자는 규산을 많이 함유하고, 후자는 산화납을 함유하는 것이 통례이다.

또 크라운 유리와 플린트 유리 중 비교적 큰 굴절률을 가진 것을 중(重)크라운 유리(SK) ·중플린트유리(SF), 작은 굴절률을 가진 유리를 경(經)크라운 유리(LK) ·경플린트 유리(LF)라 한다.

다시 그 광학적 성질에 크게 관계하는 성분의 이름을 붙여 이를 분류하고, 번호를 붙여 세분하는 방법이 사용되고 있다. 예컨대, 광학유리 중 사용량이 가장 많은 붕규산 크라운 유리는 BK7이라 하며, 아베수64.1, 굴절률 1.516이라는 광학 상수를 가진다.

대체로 유리에 의한 빛의 분산은 빛의 굴절에 의해 일어나므로, 분산이 강한 유리(아베수가 작은 것) 일수록 굴절률도 큰 것이 보통이다.

그러나 바륨·인산·플루오르·란탄 등을 함유한 유리는 굴절률이 큰 데 비해서 분산능이 크지 않은 성질을 나타내어 종래의 렌즈 설계의 이론적인 한계를 넘어서서 보다 수차(收差, aberration)가 작고 큰 지름을 가진 렌즈의 제작을 가능하게 한다.

※파이렉스(Pyrex) 유리

미국의 코닝 사에서 1916년에 발표한 붕규산 유리에 붙여진 상품명이다. 이 유리는 내열 충격성이 우수하고 화학적 내구성이 뛰어난 특수 제품의 유리이다. 이것은 규산분 80%, 붕산분 14%를 함유하고, 열팽창률은 보통 유리의 삼분의 일 정도로서 이화학용 용기나 관, 내열 조리 기구 등에 널리 사용된다. 미국의 팔로마 산 천문대에 있는 200인치 반사망원경의 렌즈도 이 유리로 제조되어 더욱 유명하게 되었다.

8. 유리가 투명한 이유

투명성은 모든 광선이 물체에 흡수됨이 없이 투과할 때 나타나는 성질이다. 유리는 유리 분자간 경계와 기공이 없는 비정질이므로, 다결정질처럼 빛이 통과할 때 분자간 경계에서 굴절률의 차이에 의한 빛의 산란이 일어나지 않으므로 투명하게 된다.

특히 분자의 띠에너지 간격(band energy gap)이 중요 변수로서 일부 단결정과 같이 광자가 갖는 에너지 보다 띠 에너지 간격이 큰 것은 흡수되지 않고 투과되므로 물체는 투명하게 보이는 것이다.

어떤 물질이 투명하다는 것은 우리 눈에 보이는 빛이 그 물질을 통과할 때 흡수되거나 산란되지 않는다는 것을 의미한다.

그러면 빛의 흡수가 일어나지 않는 이유는 무엇인가?

빛은 파장이 짧을수록, 즉 진동수가 클수록 에너지가 큰데, 각각의 물질에 따라 결정된 에너지 준위(앞서 말한 띠 에너지 간격과 유사)보다 파장이 짧은 빛(진동수가 큰 빛)이 들어오면 물질 속의 전자는 그 에너지를 받아 빛을 흡수하게 된다.

반대로 어떤 에너지 준위보다 파장이 긴 빛이 들어오면 이번에는 물질을 구성하고 있는 원자 자체가 격자진동 내지는 공명진동을 하여 그 빛은 흡수된다.

결국 물질은 각기 특정 범위의 빛만을 흡수하지 않고 통과시키는데 유리의 경우는 우연히도 빛을 흡수하지 않고 투과시키는 파장범위가 우리 눈으로 볼 수 있는 빛 즉 가시광선 영역이므로 투명하게 보이는 것이다.

또한 유리에서 빛이 산란되지 않는 이유는 우선 유리 자체가 어느 정도 균일하게 만들어 졌기 때문이다. 예를 들어 도자기나 질 그릇 같은 것은 불투명한데 이것은 이들 물질들이 여러 가지 종류의 입자로 혼합되고 구성되었기 때문이다. 비록 물질이 빛을 흡수하지 않는다 해도 입자와의 접촉부분에서 빛이 산란될 수는 있다.

유리는 울퉁불퉁한 면이 거의 없으므로 빛은 직진하며 통과할 수가 있는 것이다. 불투명 유리는 유리표면을 거칠거칠하게 하여 이곳에서 빛이 산란되도록 했기 때문이다.