Optično steklo s konveksno-konkavnimi površinami: proizvodnja, uporaba. Lens, povečevalno steklo

Optično steklo je posebej izdelano prosojno steklo, ki se uporablja kot del optične naprave. To se razlikuje od običajne čistosti in večje preglednosti, izenačenosti in brezbarvnosti. Tudi v njej se disperzijska in refrakcijska moč strogo normalizira. Skladnost s temi zahtevami povečuje zapletenost in stroške proizvodnje.

Zgodovina

Veliko primerov uporabe gospodinjskih leč lahko najdete na primer, povečevalno steklo - običajno povečevalno steklo - bo pripomogel k ustvarjanju majhnega projektorja iz navadnega pametnega telefona, vendar so se optična očala pojavila ne tako dolgo nazaj.

Objektivi so bili znani že od antike, vendar je prvi resen poskus ustvarjanja stekla, podobno tistim, ki se uporablja v sodobnih instrumentih, mogoče pripisati XVII. Stoletju. Torej je nemški kemik Kunkel v enem od njegovih del omenjal fosforne in borove kisline, ki sestavljajo stekleno komponento. Govoril je tudi o borosilikatni kroni, ki je blizu nekaterih sodobnih materialov o sestavi. To lahko imenujemo prve uspešne izkušnje pri izdelavi stekla, ki ima določene optične lastnosti in zadostno fizično in kemično enakomernost.

V industriji

Izdelava optičnih očal v industrijskem obsegu se je začela v začetku 19. stoletja. Švicarski Gian in Fraunhofer sta uvedla sorazmerno stabilno metodo pridobivanja takšnega stekla v tovarni na Bavarskem. Ključ do uspeha je bil sprejem mešanja taline s pomočjo krožnih gibov glinene palice, vertikalno potopljenega v steklo. Kot rezultat je bilo mogoče dobiti optični kozarec zadovoljive kakovosti s premerom do 250 mm.

Moderna proizvodnja

Pri proizvodnji barvnih optičnih očal se uporabljajo dodatki s snovmi, ki vsebujejo baker, selen, zlato, srebro in druge kovine. Kuhanje poteka od polnjenja. Naložen je v ognjeodporne lonce, ki se nato postavi v stekleno peč. Sestava nabojne snovi lahko vključuje do 40% odpadnega stekla, pomembna točka je skladnost sestave cevi in ​​stekla za pivovarstvo. Steklena masa med kuhanjem se neprekinjeno pomeša s keramično ali platinsko rezilo. Tako se doseže homogeno stanje.

Občasno se talina vzame na vzorec, ki nadzira kakovost. Pomembna stopnja kuhanja je razjasnitev: v stekleni masi razjasnih snovi, ki so bile prvotno dodane na polnilo, se sprosti znatna količina plinov. Velika oblika mehurčkov, ki se hitro dvignejo, ujamejo manjše mehurčke, ki se med kuhanjem neizogibno oblikujejo.

Skratka, lonci se odstranijo iz pečice, po kateri se počasi ohladijo. Hlajenje, zakasnjeno s posebnimi metodami, lahko traja do osem dni. Mora biti enakomeren, sicer se v masi lahko pojavijo mehanske obremenitve, ki povzročajo razpoke.

Lastnosti

Optično steklo je material za izdelavo leč. Po drugi strani pa so po videzu razdeljeni v zbiranje in razprševanje. Zbiralci vključujejo bikonveksno in ravno konveksno lečo ter konkavno-konveksno lečo, imenovano "pozitivni meniskus".

Optično steklo ima več lastnosti:

• indeks lomljenja, določeni z dvema spektralnima črtama, ki se imenujeta natrijev dubllet;
• srednja disperzija, s katero je mišljena razlika v refrakciji rdečih in modrih linij spektra;
• koeficient disperzije - število, ki ga določa razmerje srednje disperzije in lomljenja.

Barvno optično steklo se uporablja za izdelavo absorpcijskih filtrov. Odvisno od materiala se razlikujeta tri glavne vrste optičnih očal:

• anorganski;
• pleksiglas (organski);
• mineralna-organska.

Sestava anorganskega stekla vključuje okside in fluoride. Kvarčno optično steklo se nanaša tudi na anorganske (kemijska formula SiO₂). Kvarc ima rahlo refrakcijo in visoko prepustnost svetlobe, zanj je značilna toplotna odpornost. Široka paleta preglednosti omogoča njegovo uporabo v sodobnih telekomunikacijah (kabli iz optičnih vlaken in tako naprej), prav tako je silikatno steklo nepogrešljivo pri izdelavi optičnih leč, npr. Kvarca izdeluje povečevalno steklo.

Na osnovi silicija

Transparentno silikatno steklo so lahko optični in tehnični. Optično je izdelan s taljenjem kamnitih kristalov, to je edini način, da dobimo popolnoma homogeno strukturo. V neprozornih očalih se majhni mehurčki plina v materialu odzivajo na barvo.

Poleg kremenčevega stekla, ki temelji na silicij, se proizvaja tako imenovano silikonsko steklo, ki ima kljub podobni bazi druge optične lastnosti. Silicijevi elementi lahko refrakcijo rentgenskih žarkov in infrardeče sevanje.

Organsko steklo

Tako imenovani pleksiglas poteka na osnovi sintetičnega polimernega materiala. Ta prozoren in trden material se nanaša na termoplastike in se pogosto uporablja kot nadomestek za kremenčevo steklo. Plexiglas je odporen na številne okoljske dejavnike, kot so visoka vlažnost in nizke temperature, vendar je precej mehka in zato bolj občutljiva na mehanske učinke. Zaradi svoje mehkosti je organsko optično steklo enostavno obdelati - ga je mogoče "vzeti" tudi po najpreprostejšem orodju za rezanje kovine.

Ta material je odličen za lasersko obdelavo, enostavno je uporabiti vzorec ali graviranje. Kot objektiv odlično odraža infrardeče žarke, vendar zgreši ultravijolične in rentgenske žarke.

Uporaba

Optična očala se pogosto uporabljajo za izdelavo leč, ki se nato uporabljajo v številnih optičnih sistemih. Kot povečevalno steklo se uporablja le ena zbiralna leča. V tehnologiji so leče pomemben ali večji del sistemov, kot so daljnogledi, optične znamenitosti, mikroskopi, teodoliti, teleskopi, pa tudi kamere in video oprema.

Nič manj pomembna so optična očala za potrebe oftalmologije, ker brez njih je težko ali nemogoče popraviti vidne napake (kratkovidnost, astigmatizem, hiperopia, motnje nastanitve in druge bolezni). Objektivi za očala z dioptri lahko izdelate tako iz kremenčevega stekla kot iz kakovostne plastike.

Astronomija

Optična očala so pomembna in najdražja komponenta katerega koli teleskopa. Mnogi oboževalci zbirajo refraktorje, to pa zahteva malo, a kar je najpomembneje - stekleno lečo z ravno žarnico.

Na začetku stoletja pred zadnjimi je trajalo nekaj let, da bi ustvarili eno močno astronomsko lečo, ali bolje, da ga polistirate. Na primer, leta 1982 je vodja Univerze v Chicagu William Harper naslovil milijonarja Charlesa Yerkesa z zahtevo za financiranje observatorija. Yerkes je investiral okoli 300.000 dolarjev v njej in štirideset tisoč je kupilo lečo za najmočnejši teleskop v tistem času na planetu. Observatorij je bil imenovan v čast financerja Yerkes, in doslej je ta refraktor s premerom leče 102 cm štel za največjega na svetu.

Teleskopi z velikim premerom so reflektorji, v njej je ogledalo element za zbiranje svetlobe.

Obstaja še ena vrsta leče, ki se uporablja v astronomiji in v oftalmologiji - kozarec s konveksno-konkavnimi površinami, imenovanimi meniskus. Lahko je dve vrsti: razprševanje in zbiranje. V razsejnem meniskusu je ekstremni del debelejši od osrednjega, pri zbiranju pa bolj osrednji del.