Optisk glas med konvekse konkave overflader: fremstilling, anvendelse. Objektiv, forstørrelsesglas

Optisk glas er en speciel mådelavet gennemsigtigt glas, som bruges som reservedele til optiske instrumenter. Det adskiller sig fra den sædvanlige renlighed og øget gennemsigtighed, ensartethed og farveløshed. Også i det er spredningen og brydningsstyrken strengt normaliseret. Overholdelse af sådanne krav øger kompleksiteten og produktionsomkostningerne.

historie

Du kan finde mange eksempler på husholdningsbrug af linser, for eksempel et forstørrelsesglas - et almindeligt forstørrelsesglas - vil hjælpe med at oprette en lille projektor fra en almindelig smartphone, men optiske briller optrådte ikke så længe siden.

Objektiver har været kendt siden antikken, men den første alvorligeForsøget på at skabe et glas svarende til det, der anvendes i moderne instrumenter, kan tilskrives det XVII århundrede. Så nævnte den tyske kemiker Kunkel i et af sine værker fosfor- og borsyrerne, der udgør glaskomponenten. Han talte også om borosilikatkrone, som er tæt på nogle moderne materialer på kompositionen. Dette kan kaldes den første succesrige oplevelse i produktionen af ​​glas, som har visse optiske egenskaber og en tilstrækkelig grad af fysisk og kemisk ensartethed.

I industrien

Fremstilling af optiske glas i industrielleskala begyndte i begyndelsen af ​​XIX århundrede. Schweiziske Gian og Fraunhofer indførte en relativt stabil metode til opnåelse af sådant glas på en fabrik i Bayern. Nøglen til succes var modtagelse af smelteblanding ved hjælp af cirkulære bevægelser af en lerstang lodret nedsænket i glas. Som et resultat var det muligt at opnå et optisk glas af tilfredsstillende kvalitet med en diameter på op til 250 mm.

Moderne produktion

Ved produktion af farve optiske brillerTilsætningsstoffer anvendes sammen med indholdet af kobber, selen, guld, sølv og andre metaller. Madlavning foregår fra opladningen. Den er fyldt i brandsikkert potter, som igen placeres i en glasovn. Sammensætningen af ​​ladningen kan indeholde op til 40% affaldsglas, et vigtigt punkt er overholdelsen af ​​culletsammensætningen og bryggeglasset. Glasmasse under tilberedningen blandes kontinuerligt med et keramisk eller platinblad. Således opnås en homogen tilstand.

Smelten tages regelmæssigt i en prøve, ifølgesom styrer kvaliteten. Et vigtigt stadium i madlavning er afklaring: I glasmassen af ​​de klarende stoffer, der oprindeligt blev tilsat tilladningen, frigives en betydelig mængde gasser. Stor bobler form, som hurtigt stiger, fanger de mindre bobler, der uundgåeligt danner under madlavningsprocessen.

Afslutningsvis fjernes potterne fra ovnen, eftersom langsomt afkøles. Køling, forsinket med særlige metoder, kan vare op til otte dage. Det skal være ensartet, ellers kan der opstå mekaniske belastninger i massen, som forårsager revner.

egenskaber

Optisk glas er materialet til produktionlinser. De er igen opdelt i udseende til indsamling og spredning. Samlere indeholder en bikonveks og en flat-konveks linse samt en konkave konvekse linse, kaldet "positive menisken".

Optisk glas har en række egenskaber:

• Brydningsindekset bestemmes af to spektrale linjer, der kaldes natriumdobbeltgruppen;
• middeldispersion, hvorved menes forskellen i brydning af de røde og blå linjer i spektret;
• dispersionsfaktor - antallet givet ved forholdet mellem middeldispersion og refraktion.

Farveoptisk glas bruges til at producere absorptionsfiltre. Afhængigt af materialet skelnes der tre hovedtyper af optiske glas:

• uorganisk;
• plexiglas (organisk);
• mineralsk og organisk.

Sammensætningen af ​​uorganisk glas indbefatter oxider og fluorider. Quartz optisk glas henviser også til uorganisk (kemisk formel SiO₂). Kvarts har en lille brydning og en høj lystransmissionsevne, den er kendetegnet ved varmebestandighed. En bred vifte af gennemsigtighed gør det muligt at bruge det i moderne telekommunikation (fiberoptiske kabler osv.). Silikatglas er også uundværligt ved fremstilling af optiske linser, for eksempel er kvarts fremstillet af forstørrelsesglas.

Baseret på silicium

Gennemsigtigt silikatglas kan enten væreoptisk og teknisk. Optisk er lavet ved at smelte stenkrystal, det er den eneste måde at få en helt homogen struktur på. I uigennemsigtige briller reagerer små bobler af gas inde i materialet på farven.

Ud over kvartsglas baseret på siliciumproduceret og såkaldt siliciumglas, som på trods af en lignende base har andre optiske egenskaber. Siliconelementer er i stand til at bryde røntgenbilleder og passere infrarød stråling.

Økologisk glas

Den såkaldte plexiglas er lavet på basis afsyntetisk polymermateriale. Dette gennemsigtige og hårde materiale refererer til termoplast og bruges ofte som erstatning for kvartsglas. Plexiglas er modstandsdygtig over for mange miljømæssige faktorer, såsom høj luftfugtighed og lave temperaturer, men det er meget blødere og derfor mere følsomt for mekaniske effekter. På grund af dets blødhed er det organisk optisk glas nemt at behandle - det kan "tages" selv ved det enkleste værktøj til skæring af metal.

Dette materiale er fremragende til laserbehandling, det er let at anvende et mønster eller gravering. Som en linse afspejler den perfekt infrarøde stråler, men savner ultraviolet og røntgenstråler.

ansøgning

Optiske briller anvendes i vid udstrækningfremstillingen af ​​linser, der igen anvendes i mange optiske systemer. En enkelt samleobjektiv bruges som forstørrelsesglas. I teknologi er linser en vigtig eller stor del af systemer som kikkert, optiske seværdigheder, mikroskoper, teodolitter, teleskoper og også kameraer og videoudstyr.

Ikke mindre vigtigt er optiske briller til behovene hosoftalmologi, fordi uden dem er det svært eller umuligt at rette op på visuelle defekter (nærsynethed, astigmatisme, hyperopi, forstyrrelse af indkvartering og andre sygdomme). Linser til glas med dioptre kan laves både af kvartsglas og af høj kvalitet plast.

astronomi

Optiske briller er de vigtigste og de dyrestekomponent af ethvert teleskop. Mange fans selv samler refraktorer, det kræver lidt, men vigtigst af alt - en glødelamper med glødelampe.

I begyndelsen af ​​det nittende århundrede fremstillede man enkraftig astronomisk linse, eller rettere sin polering, tog flere år. For eksempel henvendte sig lederen af ​​University of Chicago William Harper i 1982 til millionæren Charles Yerkes med en anmodning om at finansiere observatoriet. Yerkes investerede omkring tre hundrede tusinde dollars i det, og 40.000 gik til at købe en linse til det mest magtfulde teleskop på det tidspunkt på planeten. Observatoriet blev opkaldt til ære for finansøren Yerkes, og indtil videre anses denne refraktor med en linsediameter på 102 cm at være den største i verden.

Teleskoper med stor diameter er reflektorer, i hvilket et spejl er et lysindsamlingselement.

Der er en anden type linser, der bruges som eni astronomi og i oftalmologi - et glas med konvekse konkave overflader, der kaldes menisk. Det kan være af to typer: spredning og indsamling. I den dissekerende meniskus er den yderste del tykkere end centret, og i samlingen er mere tynd den centrale del.