Sticlă optică cu suprafețe convexe-concave: producție, aplicare. Obiectiv, lupă

Sticla optică este o sticlă transparentă specială, utilizată ca parte a acesteia dispozitive optice. Diferă de curățenia obișnuită și de transparența, uniformitatea și incoloritatea. De asemenea, în ea dispersia și puterea de refracție sunt strict normalizate. Respectarea acestor cerințe crește complexitatea și costul producției.

poveste

Puteți găsi multe exemple de utilizare în uz casnic a lentilelor, de exemplu, o lupă - o lupă obișnuită - va ajuta la crearea unui mic proiector de la un smartphone obișnuit, dar nu au apărut pahare optice cu mult timp în urmă.

Lentilele au fost cunoscute încă din antichitate, însă prima încercare serioasă de a crea sticlă, similară cu cea folosită în instrumentele moderne, poate fi atribuită secolului al XVII-lea. Astfel, chimistul german Kunkel, într-una din lucrările sale, a menționat acizii fosforici și borici care alcătuiesc componenta de sticlă. El a vorbit de asemenea despre coroana borosilicată, care este aproape de unele materiale moderne ale compoziției. Aceasta poate fi numită prima experiență de succes în producția de sticlă, care are anumite proprietăți optice și un grad suficient de uniformitate fizică și chimică.

În industrie

Fabricarea de pahare optice pe scară industrială a început la începutul secolului al XIX-lea. Elvețianul Gian și Fraunhofer au introdus o metodă relativ stabilă de obținere a unui astfel de geam la o fabrică din Bavaria. Cheia succesului a fost recepția amestecării topiturilor cu ajutorul mișcărilor circulare ale unei tije de argilă imersate vertical în sticlă. Ca rezultat, a fost posibil să se obțină un pahar optic de calitate satisfăcătoare, cu un diametru de până la 250 mm.

Producție modernă

În producția de aditivi pentru ochelari optici color cu substanțe conținând cupru, seleniu, aur, argint și alte metale. Gătitul are loc din încărcătură. Este încărcat în vase rezistente la foc, care, la rândul lor, sunt plasate într-un cuptor de sticlă. Compoziția încărcăturii poate include până la 40% din sticla de deșeuri, un punct important fiind conformitatea compoziției de sticlă și a sticlei de bere. Sticla de masă în timpul gătitului este amestecată în mod continuu cu o lamă de ceramică sau platină. Astfel, se obține o stare omogenă.

Periodic, topitura este luată pe un eșantion, care controlează calitatea. Un stadiu important al gătitului este clarificarea: în masa de sticlă a substanțelor de clarificare adăugate inițial în sarcină, se eliberează o cantitate semnificativă de gaze. Se formează bule mari, care se ridică rapid, captuind bulele mai mici care se formează în mod inevitabil în timpul procesului de gătire.

În concluzie, vasele sunt scoase din cuptor, după care se răcesc lent. Răcirea, întârziată prin metode speciale, poate dura până la opt zile. Trebuie să fie uniformă, în caz contrar pot apărea solicitări mecanice în masă, care cauzează fisuri.

proprietăţi

Sticla optică este un material pentru producerea de lentile. Ele, la rândul lor, sunt împărțite în aparență în colectarea și împrăștierea. Colectorii includ o lentilă biconvexă și convexă, precum și o lentilă concavă-convexă, numită "meniscus pozitiv".

Sticla optică are o serie de caracteristici:

• indicele de refracție, determinată de două linii spectrale, numite dublet de sodiu;
• înseamnă dispersie, prin care se înțelege diferența de refracție a liniilor roșii și albastre ale spectrului;
• coeficientul de dispersie - numărul dat de raportul dintre dispersia medie și refracția.

Sticla optică de culoare este utilizată pentru a produce filtre de absorbție. În funcție de material, se disting trei tipuri principale de pahare optice:

• anorganic;
• plexiglas (organic);
• minerale și organice.

Compoziția sticlei anorganice include oxizi și fluoruri. Sticla optică din cuarț se referă, de asemenea, la anorganice (formula chimică SiO₂). Cuarțul are o ușoară refracție și o transmisie ridicată a luminii, caracterizată prin rezistență la căldură. Gama de transparență largă pot fi utilizate în telecomunicații moderne (cablu din fibră optică, etc.), ca silicat de sticlă este indispensabilă în fabricarea de lentile optice, de exemplu, face lupa cuarțului.

Bazat pe siliciu

transparent silicat de sticlă pot fi atât optice, cât și tehnice. Optica se face prin topirea cristalului de rocă, aceasta fiind singura modalitate de a obține o structură complet omogenă. În pahare opace, bule mici de gaze din interiorul materialului răspund la culoare.

În plus față de sticla de cuarț pe bază de siliciu, este produsă așa-numita sticlă de siliciu, care, în ciuda bazei sale similare, are alte proprietăți optice. Elementele de siliciu sunt capabile să reflecte razele X și să treacă prin radiații infraroșii.

Sticlă organică

Așa-numita plexiglasă este realizată pe baza unui material polimeric sintetic. Acest material transparent și dur se referă la termoplastice și este adesea folosit ca înlocuitor pentru sticla de cuarț. Plexiglasul este rezistent la mai mulți factori de mediu, cum ar fi umiditatea ridicată și temperaturile scăzute, dar este mult mai moale și, prin urmare, este mai sensibil la efectele mecanice. Datorită moliciunii sale, sticla organică optică este ușor de procesat - poate fi "luată" chiar și de cea mai simplă unealtă pentru tăierea metalului.

Acest material este excelent pentru prelucrarea cu laser, este ușor de aplicat un model sau gravură. Ca lentilă, acesta reflectă perfect razele infraroșii, dar nu are nevoie de raze ultraviolete și de raze X.

cerere

Paharele optice sunt utilizate pe scară largă pentru fabricarea lentilelor, care, la rândul lor, sunt utilizate în multe sisteme optice. O singură lentilă de colectare este folosită ca o lupă. Lentilele tehnici sunt o parte importanta a primare sau sisteme, cum ar fi binocluri, lunete, microscoape, teodolite, telescoape, camere video și echipamente.

La fel de importante sunt sticla optica pentru nevoile oftalmologie, pentru că fără ele dificil sau imposibil de a corecta deficiențele de vedere (miopie, astigmatism, hipermetropie, tulburări de cazare și a altor boli). Lentilele pentru ochelari cu dioptrii pot fi realizate atât din sticlă de cuarț, cât și din plastic de înaltă calitate.

astronomie

Ochelarii optici reprezintă o componentă importantă și cea mai scumpă a oricărui telescop. Mulți ventilatoare colectează refractare, acest lucru necesită puțin, dar cel mai important - o lentilă de sticlă cu ecran plat.

La începutul secolului dinaintea ultimului, a durat câțiva ani pentru a produce o lentilă astronomică puternică sau mai degrabă pentru ao lustrui. De exemplu, în 1982, șeful Universității din Chicago, William Harper, a adresat milionarului Charles Yerkes o cerere de finanțare a observatorului. Yerkes a investit aproximativ trei sute de mii de dolari în el și patruzeci de mii au mers să cumpere un obiectiv pentru cel mai puternic telescop din acea vreme pe planetă. Observatorul a fost numit în onoarea finanțatorului Yerkes, iar până acum acest refractor cu un diametru de 102 cm este considerat cel mai mare din lume.

Telescoapele cu un diametru mare sunt reflectoare, în care o oglindă este un element de colectare a luminii.

Există un alt tip de lentilă folosit în astronomie și în oftalmologie - un pahar cu suprafețe convexe-concave numite menisc. Poate fi de două tipuri: împrăștiere și colectare. În meniscul de disecție, partea extremă este mai groasă decât cea centrală, iar în partea de colectare este mai subțire partea centrală.