Sticlă optică este o sticlă transparentă special făcută, care este folosită ca piese pentru instrumentele optice. Diferă de puritatea obișnuită și transparență, uniformitate și incoloritate crescute. De asemenea, normalizează strict dispersia și puterea de refracție. Respectarea unor astfel de cerințe crește complexitatea și costul producției.
Istorie
Puteți găsi multe exemple de utilizare zilnică a lentilelor, de exemplu, o lupă este o lupă obișnuită - vă va ajuta să creați un mic proiector de pe un smartphone obișnuit, dar ochelarii optici au apărut nu cu mult timp în urmă.
Lentilele sunt cunoscute încă din antichitate, dar prima încercare serioasă de a crea sticlă similară cu cea folosită în dispozitivele moderne poate fi urmărită încă din secolul al XVII-lea. Așadar, chimistul german Kunkel a menționat într-una dintre lucrările sale acizii fosforici și boric, care fac parte din componenta sticlei. El a vorbit și despre coroana din borosilicat, care este aproape de unele materiale moderne din punct de vedere al compoziției. Aceasta poate fi numită prima experiență de succes în producția de sticlă cu anumite proprietăți optice și un grad suficient deomogenitate fizică și chimică.
În industrie
Producerea de ochelari optici la scară industrială a început la începutul secolului al XIX-lea. Elvețianul Gian, împreună cu Fraunhofer, a introdus o metodă relativ stabilă de producere a acestui tip de sticlă la una dintre fabricile din Bavaria. Cheia succesului a fost tehnica amestecării topiturii cu ajutorul mișcărilor circulare ale unei tije de lut scufundată vertical în sticlă. Drept urmare, s-a putut obține sticlă optică de o calitate satisfăcătoare, până la 250 mm în diametru.
Producție modernă
În producția de ochelari optici colorați se folosesc aditivi de substanțe care conțin cupru, seleniu, aur, argint și alte metale. Gătitul vine din taxă. Se încarcă în vase refractare, care la rândul lor sunt plasate într-un cuptor de sticlă. Compoziția încărcăturii poate include până la 40% din deșeurile de sticlă, un punct important este conformitatea compoziției calcinului și a sticlei topite. Masa de sticlă în timpul gătirii este amestecată continuu cu o spatulă din ceramică sau platină. În acest fel se obține o stare uniformă.
Periodic, topitura este luată pentru o probă, care controlează calitatea. O etapă importantă a topirii este clarificarea: în masa de sticlă, eliberarea unei cantități semnificative de gaze începe din substanțele de limpezire care au fost adăugate inițial în amestec. Se formează și se ridică rapid bule mari, prinzând bulele mai mici care se formează inevitabil în timpul procesului de preparare.
În sfârșit, oalele se scot din cuptor, după carese răcește încet. Răcirea, încetinită de tehnici speciale, poate dura până la opt zile. Trebuie să fie uniform, altfel se pot forma solicitări mecanice în masă, care provoacă fisuri.
Proprietăți
Sticlă optică este un material pentru producția de lentile. Ele, la rândul lor, sunt împărțite după tip în colectare și împrăștiere. Lentilele de colectare includ lentile biconvexe și plano-convexe, precum și lentile concave-convexe, numite „menisc pozitiv”.
Sticlă optică are o serie de caracteristici:
- indice de refracție determinat de două linii spectrale numite dublet de sodiu;
- dispersie medie, care este înțeleasă ca diferența dintre refracția liniilor roșii și albastre ale spectrului;
- coeficient de dispersie - un număr dat de raportul dintre dispersia medie și refracția.
Sticlă optică colorată este folosită pentru producerea filtrelor de absorbție. În funcție de material, există trei tipuri principale de ochelari optici:
- anorganic;
- plexiglass (organic);
- mineral-organic.
Sticlă anorganică conține oxizi și fluoruri. Sticla optică de cuarț aparține și anorganicului (formula chimică SiO2). Cuarțul are refracție scăzută și transmisie ridicată a luminii, se caracterizează prin rezistență la căldură. O gamă largă de transparență îi permite să fie utilizat în mod moderntelecomunicații (cabluri de fibră optică etc.), de asemenea, sticla silicată este indispensabilă în fabricarea lentilelor optice, de exemplu, o lupă este realizată din cuarț.
Bazat pe silicon
Sticlă silicată transparentă poate fi atât optic, cât și tehnic. Optica se realizeaza prin topirea cristalului de roca, doar in acest fel se obtine o structura complet omogena. În paharele opace, bulele mici de gaz din interiorul materialului sunt responsabile de culoare.
Pe lângă sticla de cuarț pe bază de siliciu, se produce și așa-numita sticlă de silicon, care, în ciuda unei baze similare, are proprietăți optice diferite. Celulele de siliciu sunt capabile să refracte razele X și să transmită radiații infraroșii.
Sticlă organic
Așa-numitul plexiglas este realizat pe baza unui material polimeric sintetic. Acest material transparent și dur aparține termoplasticului și este adesea folosit ca înlocuitor pentru sticla de cuarț. Plexiglasul este rezistent la mulți factori de mediu, precum umiditatea ridicată și temperaturile scăzute, dar este mult mai moale și, prin urmare, mai sensibil la stresul mecanic. Datorită moliciunii sale, sticla optică organică este ușor de prelucrat - chiar și cea mai simplă une altă de tăiere a metalelor o poate „lua”.
Acest material este excelent pentru prelucrarea cu laser și ușor de modelat sau gravat. Ca lentilă, reflectă perfect razele infraroșii, dartransmite ultraviolete și raze X.
Aplicație
Ochelarii optici sunt folosiți pe scară largă pentru fabricarea lentilelor, care, la rândul lor, sunt utilizați în multe sisteme optice. O singură lentilă convergentă este folosită ca lupă. În tehnologie, lentilele reprezintă o parte importantă sau principală a unor astfel de sisteme precum binocluri, lentile optice, microscoape, teodoliți, telescoape, precum și camere și echipamente video.
Ochelarii optici nu sunt mai puțin importanți pentru nevoile oftalmologiei, deoarece fără ei este dificil sau imposibil să se corecteze deficiențele de vedere (miopie, astigmatism, hipermetropie, tulburări de acomodare și alte boli). Lentilele pentru ochelari cu dioptrii pot fi realizate atât din sticlă de cuarț, cât și din plastic de în altă calitate.
Astronomie
Ochelarii optici sunt o componentă importantă și cea mai scumpă a oricărui telescop. Mulți pasionați își asambla propriile refractoare, necesită puțin, dar cel mai important lucru este o lentilă de sticlă plan-convexă.
La începutul secolului anterior, a fost nevoie de câțiva ani pentru a fabrica o lentilă astronomică puternică sau, mai degrabă, pentru a o lustrui. De exemplu, în 1982, șeful Universității din Chicago, William Harper, l-a abordat pe milionarul Charles Yerkes cu o cerere de finanțare a observatorului. Yerkes a investit aproximativ trei sute de mii de dolari în el, cu patruzeci de mii cheltuiți pentru cumpărarea unei lentile pentru cel mai puternic telescop de pe planetă la acel moment. Observatorul a fost numit după finanțatorul Yerkes, iar până acum acest refractor cu diametrul lentilei de 102cm este considerat cel mai mare din lume.
Telescoapele cu un diametru mare sunt reflectoare, în care oglinda este un element de colectare a luminii.
Există un alt tip de lentilă folosit atât în astronomie, cât și în oftalmologie - sticla cu suprafețe convexe-concave, care se numește menisc. Poate fi de două tipuri: împrăștiere și colectare. În meniscul de împrăștiere, partea extremă este mai groasă decât cea centrală, iar în meniscul colector, partea centrală este mai subțire.
