Optičko staklo s konveksno-konkavnim površinama: proizvodnja, primjena. Objektiv, povećalo

Optičko staklo je posebno napravljeno prozirno staklo, koje se koristi kao dio optičkih uređaja. Ono se razlikuje od uobičajene čistoće i povećane transparentnosti, uniformnosti i bezbojnosti. Također u njemu se disperzijska i refrakcijska snaga strogo normaliziraju. Sukladnost s takvim zahtjevima povećava složenost i troškove proizvodnje.

priča

Mnogo je primjera upotrebe objektiva kućanstva, na primjer, povećalom - običnim povećalom - pomoći će stvoriti mali projektor s običnog smartphonea, no optičke se čaše pojavile ne tako davno.

Leće su poznate još od antike, ali prvi ozbiljan pokušaj stvaranja stakla, slično onome što se koristi u suvremenim instrumentima, može se pripisati XVII stoljeću. Dakle, njemački kemičar Kunkel u jednom od njegovih djela spomenuo je fosforne i borne kiseline koje čine staklenu komponentu. Također je govorio o borosilikatnoj kruni, koji je u blizini nekih modernih materijala na sastavu. Ovo se može nazvati prvim uspješnim iskustvom u proizvodnji stakla, koja ima određena optička svojstva i dovoljan stupanj fizičke i kemijske uniformnosti.

U industriji

Proizvodnja optičkih naočala na industrijskoj razini počela je početkom 19. stoljeća. Švicarac Gian i Fraunhofer uvode relativno stabilnu metodu dobivanja takvog stakla u tvornici u Bavarskoj. Ključ uspjeha bio je prijem miješanja taline uz pomoć kružnih gibanja glinene štapiće okomito uronjene u staklo. Kao rezultat toga, bilo je moguće dobiti optičku stakla zadovoljavajuće kvalitete, promjera do 250 mm.

Moderna proizvodnja

U proizvodnji optičkih naočala u boji koriste se aditivi s tvarima koje sadrže bakar, selen, zlato, srebro i ostale metale. Kuhanje se odvija iz napunjenosti. Napunjena je u vatre otporne posude, koje se, pak, nalaze u staklenoj peći. Sastav napunjenosti može obuhvatiti do 40% stakla za otpad, a važna je točka usklađenosti sastava culleta i stakla za pripremu. Staklena masa tijekom kuhanja kontinuirano se miješa s keramičkim ili platinastim nožem. Tako se postiže homogeno stanje.

Periodički se talina uzima na uzorku koji kontrolira kvalitetu. Važna faza kuhanja je pojašnjenje: u staklenoj masi razbistrivih tvari koje su izvorno dodane u naboj, oslobađa se značajna količina plinova. Veliki mjehurići oblikuju, koji se brzo podižu, hvataju manji mjehurići koji se neizbježno stvaraju tijekom procesa kuhanja.

Zaključno, lonci se uklanjaju iz pećnice, nakon čega se polako ohlade. Hlađenje, odgođeno posebnim postupcima, može trajati i do osam dana. To bi trebao biti ujednačena, ili se mogu formirati u masi mehaničkih naprezanja koja uzrokuju pukotine.

nekretnine

Optičko staklo je materijal za proizvodnju leća. Oni, pak, podijeljeni su na izgled u skupljanje i raspršivanje. Kolektori uključuju bikonveks i flat-convex leću, kao i konkavnu konveksnu leću, nazvanu "pozitivni menisk".

Optičko staklo ima brojne karakteristike:

• indeks loma, određene dvjema spektralnim linijama, koje se naziva natrijev dublet;
• srednja disperzija, kojom se podrazumijeva razlika u refrakciji crvenih i plavih linija spektra;
• koeficijent disperzije - broj koji se daje omjerom srednje disperzije i refrakcije.

Boja optičkog stakla koristi se za proizvodnju apsorpcijskih filtera. Ovisno o materijalu razlikuju se tri glavne vrste optičkih naočala:

• anorganski;
• pleksiglas (organski);
• mineralnih i organskih.

Sastav anorganskog stakla uključuje okside i fluoride. Kvarcno optičko staklo također se odnosi na anorganske (kemijska formula SiO₂). Kvarc ima blago refrakciju i veliku propusnost svjetlosti, karakterizira toplinska otpornost. Širok raspon prozirnosti omogućuje njegovu uporabu u suvremenim telekomunikacijama (svjetlovodni kabeli i sl.), A silikatno staklo je neophodno u proizvodnji optičkih leća, na primjer, kvarc je napravljen od strane povećala.

Na temelju silicija

transparentan silikatno staklo mogu biti i optički i tehnički. Optički je načinjen taljenjem kristala kamenja, to je jedini način da se dobije potpuno homogena struktura. U neprozirnim staklenama mali mjehurići plina unutar materijala reagiraju na boju.

Pored kvarcnog stakla na bazi silicija, proizvodi se takozvani silicijsko staklo koje, unatoč sličnoj bazi, ima druga optička svojstva. Silicijski elementi mogu reflektirati X-zrake i prosljeđivati ​​infracrveno zračenje.

Organska stakla

Takozvani pleksiglas izrađen je na osnovi sintetičkog polimernog materijala. Ovaj prozirni i tvrdi materijal odnosi se na termoplastiku i često se koristi kao zamjena za kvarcno staklo. Plexiglas je otporan na mnoge čimbenike okoline, kao što su visoka vlažnost i niske temperature, ali je puno mekša i stoga osjetljivija na mehaničke učinke. Zbog svoje mekoće, organsko optičko staklo je lako obraditi - može se "uzeti" i najjednostavnijim alatima za rezanje metala.

Ovaj materijal izvrsno je za obradu lasera, lako se nanosi uzorak ili graviranje. Kao leća, savršeno odražava infracrvene zrake, ali nedostaje ultraljubičasto i X-zrake.

primjena

Optičke naočale su naširoko koristi za proizvodnju leća, koje se, zauzvrat, koriste u mnogim optičkim sustavima. Jedna sakupljačka leća koristi se kao povećalo. U tehnologiji, leće su važan ili važan dio sustava kao što su dvogled, optičke vidike, mikroskopi, teodoliti, teleskopi, te kamere i video opremu.

Jednako je važno su optičkog stakla za potrebe oftalmologije, jer bez njih teško ili nemoguće ispraviti nedostatke vida (kratkovidnost, astigmatizam, hyperopia, poremećaj smještaja i drugih bolesti). Objektivi za naočale s dioptrima mogu biti izrađeni od kvarcnog stakla i od visokokvalitetne plastike.

astronomija

Optičke naočale su važna i najskuplja komponenta bilo kojeg teleskopa. Mnogi fanovi sami skupljaju refraktore, to zahtijeva malo, ali najvažnije - staklenu staklenu staklenu leću.

Početkom stoljeća prije posljednjeg vremena, trebalo je nekoliko godina da se proizvede jedna snažna astronomska leća, ili bolje, da bi se lakirala. Na primjer, 1982. godine šef Sveučilišta u Chicagu William Harper obratio se milijunašu Charlesu Yerkesu s zahtjevom za financiranje zvjezdarnice. Yerkes je uložio oko tri stotine tisuća dolara u njega, a četrdeset tisuća je kupilo objektiv za najmoćniji teleskop u to vrijeme na planeti. Zvjezdarnica je imenovana u čast financijera Yerkesa, a do sada je ovaj refraktor s promjerom leće od 102 cm smatra najvećim na svijetu.

Teleskopi s velikim promjerom su reflektori, u njemu zrcalo je svjetlosni element.

Postoji još jedna vrsta leće koja se koristi u astronomiji i oftalmologiji - čašu s konveksno-konkavnim površinama nazvanim meniscus. To može biti od dvije vrste: raspršivanje i skupljanje. U disekcijskom meniskusu, ekstremni dio je deblji od središnjeg, a u skupljanju tanji je središnji dio.