Optiskt glas är ett speci altillverkat transparent glas som används som delar till optiska instrument. Det skiljer sig från den vanliga renheten och ökad transparens, enhetlighet och färglöshet. Det normaliserar också dispersionen och brytningsförmågan strikt. Att uppfylla sådana krav ökar komplexiteten och produktionskostnaderna.
Historia
Du kan hitta många exempel på daglig användning av linser, till exempel är ett förstoringsglas ett vanligt förstoringsglas - hjälper dig att skapa en liten projektor från en vanlig smartphone, men optiska glasögon har dykt upp för inte så länge sedan.
Linser har varit kända sedan antiken, men det första seriösa försöket att skapa glas som liknar det som används i moderna enheter kan spåras tillbaka till 1600-talet. Så den tyske kemisten Kunkel nämnde i ett av sina verk fosfor- och borsyror, som är en del av glaskomponenten. Han pratade också om borosilikatkrona, som är nära vissa moderna material vad gäller sammansättning. Detta kan kallas den första framgångsrika erfarenheten av produktion av glas med vissa optiska egenskaper och en tillräcklig grad avfysisk och kemisk homogenitet.
I branschen
Tillverkningen av optiska glasögon i industriell skala började i början av 1800-talet. Schweizaren Gian introducerade tillsammans med Fraunhofer en relativt stabil metod för att tillverka sådant glas vid en av fabrikerna i Bayern. Nyckeln till framgång var tekniken att blanda smältan med hjälp av cirkulära rörelser av en lerstav vertik alt nedsänkt i glas. Som ett resultat var det möjligt att erhålla optiskt glas av tillfredsställande kvalitet, upp till 250 mm i diameter.
Modern produktion
Vid tillverkning av färgade optiska glas används tillsatser av ämnen som innehåller koppar, selen, guld, silver och andra metaller. Matlagning kommer från laddningen. Den laddas i eldfasta krukor, som i sin tur placeras i en glasugn. Laddningens sammansättning kan inkludera upp till 40% av glasavfall, en viktig punkt är överensstämmelsen med sammansättningen av cullet och smältande glas. Glasmassan under tillagningen blandas kontinuerligt med en spatel gjord av keramik eller platina. På detta sätt uppnås ett enhetligt tillstånd.
Med jämna mellanrum tas smältan för ett prov, som kontrollerar kvaliteten. Ett viktigt steg i smältningen är klarning: i glasmassan börjar frisättningen av en betydande mängd gaser från de klarningsämnen som ursprungligen tillsattes blandningen. Stora bubblor bildas och stiger snabbt och fångar de mindre bubblorna som oundvikligen bildas under bryggningsprocessen.
Till sist tas kastrullerna ur ugnen, vareftersvalna långsamt. Nedkylning, bromsad av speciella tekniker, kan pågå i upp till åtta dagar. Den måste vara enhetlig, annars kan det bildas mekaniska spänningar i massan som orsakar sprickor.
Properties
Optiskt glas är ett material för tillverkning av linser. De är i sin tur indelade efter typ i insamling och spridning. Samlingslinser inkluderar bikonvexa och plankonvexa linser, såväl som konkava-konvexa, kallade "positiva menisken".
Optiskt glas har ett antal egenskaper:
- brytningsindex bestäms av två spektrallinjer som kallas natriumdubletten;
- genomsnittlig spridning, vilket förstås som skillnaden mellan brytningen av de röda och blå linjerna i spektrumet;
- dispersionskoefficient – ett tal som ges av förhållandet mellan genomsnittlig dispersion och refraktion.
Färgat optiskt glas används för tillverkning av absorptionsfilter. Beroende på material finns det tre huvudtyper av optiska glasögon:
- oorganiskt;
- plexiglas (organiskt);
- mineral-organisk.
Oorganiskt glas innehåller oxider och fluorider. Kvarts optiskt glas tillhör också oorganiskt (kemisk formel SiO2). Kvarts har låg brytning och hög ljustransmission, den kännetecknas av värmebeständighet. Ett brett utbud av transparens gör att den kan användas i moderntelekommunikation (optiska fiberkablar etc.), även silikatglas är oumbärligt vid tillverkning av optiska linser, till exempel är ett förstoringsglas tillverkat av kvarts.
Baserat på silikon
Transparent silikatglas kan vara både optiskt och tekniskt. Optisk görs genom att smälta bergkristall, bara på detta sätt erhålls en helt homogen struktur. I ogenomskinliga glas är små gasbubblor inuti materialet ansvariga för färgen.
Förutom kiselbaserat kvartsglas tillverkas även det så kallade kiselglaset som trots en liknande bas har olika optiska egenskaper. Kiselceller kan bryta röntgenstrålar och sända infraröd strålning.
Ekologiskt glas
Det så kallade plexiglaset är tillverkat på basis av ett syntetiskt polymermaterial. Detta genomskinliga och hårda material tillhör termoplaster och används ofta som ersättning för kvartsglas. Plexiglas är resistent mot många miljöfaktorer, såsom hög luftfuktighet och låga temperaturer, men det är mycket mjukare och därför känsligare för mekanisk påfrestning. På grund av sin mjukhet är organiskt optiskt glas lätt att bearbeta - även det enklaste metallskärverktyget kan "ta" det.
Det här materialet är utmärkt för laserbearbetning och lätt att mönstra eller gravera. Som en lins reflekterar den perfekt infraröda strålar, mensänder ultraviolett och röntgenstrålar.
Application
Optiska glasögon används ofta för tillverkning av linser, som i sin tur används i många optiska system. En enda konvergerande lins används som förstoringsglas. Inom tekniken är linser en viktig eller huvuddel av sådana system som kikare, optiska sikten, mikroskop, teodoliter, teleskop, samt kameror och videoutrustning.
Optiska glasögon är inte mindre viktiga för ögonläkarens behov, för utan dem är det svårt eller omöjligt att korrigera synnedsättningar (närsynthet, astigmatism, långsynthet, logistörning och andra sjukdomar). Glasögonglas med dioptrier kan tillverkas av både kvartsglas och högkvalitativ plast.
Astronomy
Optiska glasögon är en viktig och dyraste komponent i alla teleskop. Många hobbyister sätter ihop sina egna refraktorer, det kräver lite, men det viktigaste är en plankonvex glaslins.
I början av förra seklet tog det flera år att tillverka en kraftfull astronomisk lins, eller snarare att polera den. Till exempel, 1982, kontaktade chefen för University of Chicago, William Harper, miljonären Charles Yerkes med en begäran om att finansiera observatoriet. Yerkes investerade cirka trehundratusen dollar i det, med fyrtio tusen spenderade på att köpa en lins till det kraftfullaste teleskopet på planeten vid den tiden. Observatoriet fick sitt namn efter finansmannen Yerkes, och fram tills nu denna refraktor med en linsdiameter på 102cm anses vara den största i världen.
Teleskop med stor diameter är reflektorer, där spegeln är ett ljussamlande element.
Det finns en annan typ av lins som används inom både astronomi och oftalmologi - glas med konvex-konkava ytor, som kallas menisken. Det kan vara av två typer: spridning och insamling. I spridningsmenisken är den yttersta delen tjockare än den centrala, och i den samlande menisken är den centrala delen tunnare.
