Optical glass е специално направено прозрачно стъкло, което се използва като части за оптични инструменти. Тя се различава от обичайната чистота и повишена прозрачност, еднородност и безцветност. Той също така стриктно нормализира дисперсията и пречупващата сила. Спазването на тези изисквания увеличава сложността и разходите за производство.
История
Можете да намерите много примери за ежедневна употреба на лещи, например лупата е обикновена лупа - ще ви помогне да създадете малък проектор от обикновен смартфон, но оптичните очила се появиха не толкова отдавна.
Лещите са известни още от древността, но първият сериозен опит за създаване на стъкло, подобно на това, използвано в съвременните устройства, може да бъде проследено до 17-ти век. И така, немският химик Кункел в една от своите произведения споменава фосфорна и борна киселини, които са част от стъкления компонент. Той говори и за боросиликатна корона, която по състав се доближава до някои съвременни материали. Това може да се нарече първият успешен опит в производството на стъкло с определени оптични свойства и достатъчна степен нафизична и химическа хомогенност.
В индустрията
Производството на оптични стъкла в индустриален мащаб започва в началото на 19-ти век. Швейцарският Джан, заедно с Фраунхофер, въвеждат относително стабилен метод за производство на такова стъкло в един от заводите в Бавария. Ключът към успеха беше техниката на смесване на стопилката с помощта на кръгови движения на глинен прът, вертикално потопен в стъкло. В резултат на това беше възможно да се получи оптично стъкло със задоволително качество, до 250 mm в диаметър.
Модерно производство
При производството на цветни оптични стъкла се използват добавки от вещества, съдържащи мед, селен, злато, сребро и други метали. Готвенето идва от таксата. Зарежда се в огнеупорни съдове, които от своя страна се поставят в стъклена пещ. Съставът на шихтата може да включва до 40% стъклени отпадъци, важен момент е съответствието на състава на трошака и топеното стъкло. Стъклената маса по време на готвене непрекъснато се разбърква с шпатула, изработена от керамика или платина. По този начин се постига еднакво състояние.
Периодично стопилката се взема за проба, която контролира качеството. Важен етап от топенето е избистрянето: в стъклената маса започва отделянето на значително количество газове от избистрящите вещества, които първоначално са добавени към сместа. Големите мехурчета се образуват и издигат бързо, улавяйки по-малките мехурчета, които неизбежно се образуват по време на процеса на варене.
Накрая гювечетата се изваждат от фурната, след коетоохладете бавно. Охлаждането, забавено от специални техники, може да продължи до осем дни. Тя трябва да е равномерна, в противен случай в масата могат да се образуват механични напрежения, които да причинят пукнатини.
Свойства
Оптичното стъкло е материал за производството на лещи. Те от своя страна се разделят по вид на събирателни и разпръскващи. Събиращите лещи включват двойно изпъкнали и плоско-изпъкнали лещи, както и вдлъбнато-изпъкнали, наречени „положителен менискус“.
Оптичното стъкло има редица характеристики:
- индекс на пречупване, определен от две спектрални линии, наречени натриев дублет;
- средна дисперсия, която се разбира като разлика между пречупването на червените и сините линии на спектъра;
- коефициент на дисперсия - число, дадено от съотношението на средната дисперсия и пречупване.
Цветното оптично стъкло се използва за производството на абсорбиращи филтри. В зависимост от материала има три основни типа оптични очила:
- неорганичен;
- плексиглас (органичен);
- минерално-органични.
Неорганичното стъкло съдържа оксиди и флуориди. Кварцовото оптично стъкло също принадлежи към неорганичните (химична формула SiO2). Кварцът има ниско пречупване и висока пропускливост на светлина, характеризира се с топлоустойчивост. Широка гама от прозрачност позволява да се използва в модернителекомуникации (кабели с оптични влакна и др.), също така силикатното стъкло е незаменимо при производството на оптични лещи, например лупа се прави от кварц.
На базата на силиций
Прозрачното силикатно стъкло може да бъде както оптично, така и техническо. Оптичният се прави чрез топене на скален кристал, само че по този начин се получава напълно хомогенна структура. В непрозрачните стъкла, малки газови мехурчета вътре в материала са отговорни за цвета.
Освен кварцово стъкло на силициева основа се произвежда и т. нар. силиконово стъкло, което въпреки сходната основа има различни оптични свойства. Силициевите клетки са способни да пречупват рентгенови лъчи и да предават инфрачервено лъчение.
Органично стъкло
Така нареченият плексиглас се изработва на базата на синтетичен полимерен материал. Този прозрачен и твърд материал принадлежи към термопластите и често се използва като заместител на кварцовото стъкло. Плексигласът е устойчив на много фактори на околната среда, като висока влажност и ниски температури, но е много по-мек и следователно по-чувствителен на механично натоварване. Благодарение на своята мекота, органичното оптично стъкло е лесно за обработка - дори най-простият инструмент за рязане на метал може да го „поеме“.
Този материал е чудесен за лазерна обработка и лесен за моделиране или гравиране. Като леща, той перфектно отразява инфрачервените лъчи, нопредава ултравиолетови и рентгенови лъчи.
Заявление
Отичните очила са широко използвани за производството на лещи, които от своя страна се използват в много оптични системи. Като лупа се използва единична събирателна леща. В технологиите лещите са важна или основна част от такива системи като бинокли, оптични мерници, микроскопи, теодолити, телескопи, както и камери и видео оборудване.
Оптичните очила са не по-малко важни за нуждите на офталмологията, тъй като без тях е трудно или невъзможно да се коригират зрителни увреждания (късогледство, астигматизъм, далекогледство, нарушение на акомодацията и други заболявания). Лещите за очила с диоптри могат да бъдат направени както от кварцово стъкло, така и от висококачествена пластмаса.
Астрономия
Оптичните очила са важен и най-скъп компонент на всеки телескоп. Много любители сглобяват свои собствени рефрактори, това изисква малко, но най-важното нещо е плоско-изпъкнала стъклена леща.
В началото на миналия век бяха необходими няколко години за производството на един мощен астрономически обектив, или по-скоро за полирането му. Например през 1982 г. ръководителят на Чикагския университет Уилям Харпър се обръща към милионера Чарлз Йъркс с молба за финансиране на обсерваторията. Йеркс инвестира около триста хиляди долара в него, като четиридесет хиляди са похарчени за закупуване на обектив за най-мощния телескоп на планетата по това време. Обсерваторията е кръстена на финансиста Йеркс и досега този рефрактор с диаметър на лещата 102cm се счита за най-големият в света.
Телескопите с голям диаметър са рефлектори, в които огледалото е елемент за събиране на светлина.
Има друг вид лещи, използвани както в астрономията, така и в офталмологията - стъкло с изпъкнало-вдлъбнати повърхности, което се нарича менискус. Тя може да бъде от два вида: разпръскваща и събираща. При разсейващия менискус крайната част е по-дебела от централната, а в събирателния менискус централната част е по-тънка.
