Optičko staklo sa konveksno-konkavnim površinama: proizvodnja, primena. Lens, lupa

Optičko staklo je specijalno napravljeno prozirno staklo, koje se koristi kao dijelovi za optičke instrumente. Ona se razlikuje od uobičajene čistoće i povećane transparentnosti, uniformnosti i bezbojnosti. Takođe, disperzija i refrakciona snaga su strogo standardizovani u njemu. Usklađenost sa takvim zahtevima povećava složenost i troškove proizvodnje.

Istorija

Možete pronaći mnoge primjere svakodnevne upotrebe sočiva, na primer, uveličavajuća stakla - obična lupa - pomoći će vam da napravite mali projektor sa običnog pametnog telefona, ali optičke naočare su se pojavile ne tako davno.

Objektivi su poznati još od antike, ali prvi ozbiljni pokušaj stvaranja stakla, slično onome što se koristi u modernim instrumentima, može se pripisati XVII vijeku. Tako je nemački hemičar Kunkel u jednom od svojih radova spomenuo fosforne i borne kiseline koji čine staklenu komponentu. Takođe je govorio o borosilikatnoj krunici, koja je blizu nekih savremenih materijala o kompoziciji. Ovo se može nazvati prvim uspešnim iskustvom u proizvodnji stakla, koji ima određena optička svojstva i dovoljan stepen fizičke i hemijske uniformnosti.

U industriji

Proizvodnja optičkih čaša na industrijskom nivou započela je početkom 19. veka. Swiss Gian, zajedno s Fraunhoferom, predstavio je relativno stabilan metod za dobijanje takvog stakla u fabrici u Bavarskoj. Ključ uspeha bio je prijem mešanja topljenja kružnim pokretima glinene šipke vertikalno uronjenim u staklo. Kao rezultat, bilo je moguće dobiti optičko čaše zadovoljavajuće kvalitete, prečnika do 250 mm.

Moderna proizvodnja

U proizvodnji optičkih naočara u boji se koriste aditivi sa supstancama koje sadrže bakar, selen, zlato, srebro i druge metale. Kuvanje se odvija iz punjenja. Napaja se u vatrostalne posude, koje se, pak, stavljaju u staklenu peć. Sastav punjenja može uključivati do 40% stakla za otpatke, važna tačka je konzistentnost sastava cijevi i stakla za pripremu. Staklena masa tokom kuvanja se neprekidno pomeša s keramičkom ili platinskom oštricom. Stoga se postiže homogeno stanje.

Periodično, rastop se uzima na uzorku koji kontroliše kvalitet. Važna faza kuvanja je razjašnjenje: u staklenoj masti razjašnjavajućih supstanci koje su prvobitno dodate u smešu, puštena je značajna količina gasa. Veliki mehurići koji se brzo povećavaju, zauzimaju manje balone koje se neizbežno formiraju tokom kuvanja.

Na kraju, posude se uklanjaju iz rerne, nakon čega se lagano hlade. Hlađenje, odloženo posebnim metodama, može trajati do osam dana. Mora biti ravnomeran, u protivnom u masi se mogu formirati mehanički naponi koji uzrokuju pukotine.

Nekretnine

Optičko staklo je materijal za proizvodnju sočiva. Oni su, s druge strane, podeljeni po izgledu u sakupljanje i rasipanje. Kolekcionari uključuju bikonveksni i ravno-konveksni sočivo, kao i konkavno-konveksna sočiva, nazvana "pozitivnim meniskusom".

Optičko staklo ima niz karakteristika:

• Indeks refrakcije, određen dvema spektralnim linijama, koji se nazivaju natrijumov dublet;
• Srednja disperzija, pomoću koje se podrazumeva razlika u refrakciji crvenih i plavih linija spektra;
• Koeficijent disperzije - broj dat odnosom srednje disperzije i refrakcije.

Optičko staklo boje se koristi za proizvodnju apsorpcionih filtera. U zavisnosti od materijala, razlikuju se tri glavne vrste optičkih čaša:

• Neorganska;
• Pleksiglas (organski);
• Mineralno-organski.

Sastav neorganskog stakla uključuje okside i fluoride. Kvarcno optičko staklo se takođe odnosi na neorgansku (hemijska formula SiO ₂ ). Kvarc ima blagu refrakciju i visoku svjetlosnu prolaznost, karakteriše ga otpornost na toplotu. Širok spektar prozirnosti omogućava da se to koristi u savremenim telekomunikacijama (optički kablovi i tako dalje), takođe je silikatno staklo neophodno u proizvodnji optičkih sočiva, na primer, kvarc je napravljen od lupe.

Zasnovano na silikonu

Transparentno silikatno staklo može biti i optičko i tehničko. Optički se pravi topljenjem kamenog kristala, jedini način da se postigne potpuno homogena struktura. U neprozirnim naočarima, mali mehurići gasa unutar materijala odgovaraju na boju.

Pored kvarcnog stakla zasnovanog na silicijumu, proizvodi se takozvano silikonsko staklo, koje, uprkos svojoj sličnoj bazi, ima i druge optičke osobine. Silikonski elementi mogu da refraktiraju rendgenske zrake i prolaze infracrveno zračenje.

Organsko staklo

Takozvani pleksiglas se izrađuje na bazi sintetičkog polimernog materijala. Ovaj providni i tvrdi materijal odnosi se na termoplastike i često se koristi kao zamjena za kvarcno staklo. Plexiglas je otporan na mnoge faktore zaštite životne sredine, kao što su visoka vlažnost i niske temperature, ali je mnogo mekša i stoga osjetljivija na mehaničke efekte. Zbog svoje mekosti, organsko optičko staklo je lako procesirati - može se "uzeti" čak i najjednostavniji alat za sečenje metala.

Ovaj materijal je odličan za lasersku obradu, lako se nanosi šara ili gravura. Kao objektiv, savršeno odražava infracrvene zrake, ali nedostaje ultraljubičastim i rentgenskim zracima.

Aplikacija

Optička čaša se široko koriste za proizvodnju sočiva, koja se, pak, koriste u mnogim optičkim sistemima. Jedno sakupljivanje sočiva se koristi kao lupa. U tehnologiji, sočiva su važan ili veliki dio sistema kao što su dvogledi, optičke znamenitosti, mikroskopi, teodoliti, teleskopi, kao i kamere i video oprema.

Ništa manje važne su optičke naočare za potrebe oftalmologije, jer bez njih je teško ili nemoguće ispraviti vizuelne nedostatke (kratkotrajnost, astigmatizam, hiperopija, poremećaj smeštaja i druge bolesti). Objektivi za naočare sa dioptrijima mogu se izrađivati i od kvarcnog stakla i od kvalitetne plastike.

Astronomija

Optičke naočare su važna i najskuplja komponenta bilo kog teleskopa. Mnogi fanovi sakupljaju refraktore, ovo zahtjeva malo, ali najvažnije - stakleno sočivo sa ravnim sijalicama.

Na početku veka pre poslednjeg, trebalo je nekoliko godina da se proizvede jedna moćna astronomska sočiva, odnosno, da se polisti. Na primjer, 1982. godine, šef Univerziteta u Čikagu William Harper se obratio milioneru Čarlsu Yerkesu sa zahtjevom za finansiranje opservatorije. Yerkes je uložio oko tri stotine hiljada dolara, a četrdeset hiljada je otišlo da kupi objektiv za najmoćniji teleskop u to vrijeme na planeti. Opservatorija je imenovana u čast finansijera Yerkesa, a do sada je ovaj refraktor sa prečnikom sočiva od 102 cm najveći na svetu.

Teleskopi velikog prečnika su reflektori, u njemu ogledalo je element prikupljanja svetlosti.

U astronomiji iu oftalmologiji postoji još jedna vrsta sočiva - čaša sa konveksno-konkavnim površinama nazvanim meniskus. Može biti od dva tipa: rasipanje i sakupljanje. U disekcionom meniskusu, ekstremni deo je deblji od centralnog, a pri sakupljanju tanki je centralni deo.