Optinis stiklas yra specialiai pagamintas skaidrus stiklas, naudojamas kaip optinių instrumentų dalys. Jis skiriasi nuo įprasto grynumo ir padidinto skaidrumo, vienodumo ir bespalviškumo. Jis taip pat griežtai normalizuoja sklaidą ir lūžio galią. Tokių reikalavimų laikymasis padidina gamybos sudėtingumą ir padidina išlaidas.
Istorija
Galite rasti daug kasdienio lęšių naudojimo pavyzdžių, pavyzdžiui, didinamasis stiklas yra paprastas didinamasis stiklas - padės sukurti nedidelį projektorių iš įprasto išmaniojo telefono, bet optiniai akiniai atsirado ne taip seniai.
Lęšiai žinomi nuo antikos laikų, tačiau pirmasis rimtas bandymas sukurti stiklą, panašų į naudojamą šiuolaikiniuose prietaisuose, gali būti siejamas su XVII a. Taigi vokiečių chemikas Kunkelis viename iš savo darbų paminėjo fosforo ir boro rūgštis, kurios yra stiklo komponento dalis. Jis taip pat kalbėjo apie borosilikatinį vainiką, kuris savo sudėtimi yra artimas kai kurioms šiuolaikinėms medžiagoms. Tai galima pavadinti pirmąja sėkminga patirtimi gaminant tam tikras optines savybes turintį ir pakankamo laipsnio stikląfizinis ir cheminis homogeniškumas.
Pramonėje
Pramoniniu mastu optinių stiklų gamyba pradėta XIX amžiaus pradžioje. Swiss Gian kartu su Fraunhofer pristatė gana stabilų tokio stiklo gamybos būdą vienoje iš Bavarijos gamyklų. Raktas į sėkmę buvo lydalo maišymo technika vertikaliai į stiklą panardinto molio strypo sukamaisiais judesiais. Dėl to buvo galima gauti patenkinamos kokybės optinį stiklą, kurio skersmuo iki 250 mm.
Šiuolaikinė gamyba
Spalvotų optinių stiklų gamyboje naudojami medžiagų, turinčių vario, seleno, aukso, sidabro ir kitų metalų, priedai. Maisto gaminimas ateina iš mokesčio. Jis kraunamas į ugniai atsparius puodus, kurie savo ruožtu dedami į stiklinę krosnį. Į įkrovos sudėtį gali būti iki 40% stiklo atliekų, svarbus dalykas yra stiklo duženų ir lydančiojo stiklo sudėties atitiktis. Stiklo masė virimo metu nuolat maišoma mentele, pagaminta iš keramikos arba platinos. Tokiu būdu pasiekiama vienoda būsena.
Periodiškai lydalas imamas mėginiui, kuris kontroliuoja kokybę. Svarbus lydymosi etapas yra skaidrinimas: stiklo masėje nuo skaidrinamųjų medžiagų, kurios iš pradžių buvo įdėtos į mišinį, prasideda didelis dujų kiekio išsiskyrimas. Dideli burbuliukai susidaro ir greitai kyla, sulaikydami mažesnius burbuliukus, kurie neišvengiamai susidaro virimo proceso metu.
Pagaliau puodai išimami iš orkaitės, po tolėtai atvėsinkite. Specialiais metodais pristabdomas vėsinimas gali trukti iki aštuonių dienų. Ji turi būti vienoda, kitaip masėje gali susidaryti mechaniniai įtempimai, dėl kurių atsiranda įtrūkimų.
Ypatybės
Optinis stiklas yra medžiaga, skirta lęšiams gaminti. Jie, savo ruožtu, skirstomi pagal tipą į surinkimo ir išsklaidymo. Kolekciniai lęšiai apima abipus išgaubtus ir plokščiai išgaubtus lęšius, taip pat įgaubtus lęšius, vadinamus „teigiamu menisku“.
Optinis stiklas turi keletą savybių:
- lūžio rodiklis, nustatytas dviem spektro linijomis, vadinamomis natrio dubletu;
- vidutinė dispersija, kuri suprantama kaip skirtumas tarp raudonos ir mėlynos spektro linijų lūžio;
- dispersijos koeficientas – skaičius, gaunamas iš vidutinės dispersijos ir lūžio santykio.
Spalvotas optinis stiklas naudojamas absorbcijos filtrų gamybai. Priklausomai nuo medžiagos, yra trys pagrindiniai optinių akinių tipai:
- neorganinis;
- plexiglass (ekologiškas);
- mineralinis-ekologiškas.
Neorganiniame stikle yra oksidų ir fluoridų. Kvarcinis optinis stiklas taip pat priklauso neorganiniam (cheminė formulė SiO2). Kvarcas pasižymi mažu lūžiu ir dideliu šviesos pralaidumu, jam būdingas atsparumas karščiui. Platus skaidrumo diapazonas leidžia jį naudoti šiuolaikiškaitelekomunikacijos (šviesolaidžiai ir kt.), taip pat silikatinis stiklas yra nepamainomas optinių lęšių gamyboje, pavyzdžiui, didinamasis stiklas gaminamas iš kvarco.
Silicio pagrindu
Permatomas silikatinis stiklas gali būti ir optinis, ir techninis. Optinis gaminamas lydant kalnų krištolą, tik tokiu būdu gaunama visiškai vienalytė struktūra. Nepermatomuose stikluose maži dujų burbuliukai medžiagos viduje lemia spalvą.
Be kvarcinio stiklo silicio pagrindu gaminamas ir vadinamasis silicio stiklas, kuris, nepaisant panašaus pagrindo, pasižymi skirtingomis optinėmis savybėmis. Silicio elementai gali laužyti rentgeno spindulius ir perduoti infraraudonąją spinduliuotę.
Ekologiškas stiklas
Vadinamasis organinis stiklas pagamintas iš sintetinės polimerinės medžiagos. Ši skaidri ir kieta medžiaga priklauso termoplastikams ir dažnai naudojama kaip kvarcinio stiklo pakaitalas. Plexiglas yra atsparus daugeliui aplinkos veiksnių, tokių kaip didelė drėgmė ir žema temperatūra, tačiau yra daug minkštesnis, todėl jautresnis mechaniniam poveikiui. Organinį optinį stiklą dėl savo minkštumo lengva apdirbti – jį gali „paimti“net paprasčiausias metalo pjovimo įrankis.
Ši medžiaga puikiai tinka apdirbimui lazeriu, ją lengva piešti arba graviruoti. Kaip objektyvas, jis puikiai atspindi infraraudonuosius spindulius, betperduoda ultravioletinius ir rentgeno spindulius.
Programa
Optiniai akiniai plačiai naudojami gaminant lęšius, kurie, savo ruožtu, naudojami daugelyje optinių sistemų. Vienas konverguojantis lęšis naudojamas kaip didinamasis stiklas. Technologijoje lęšiai yra svarbi arba pagrindinė tokių sistemų, kaip žiūronai, optiniai taikikliai, mikroskopai, teodolitai, teleskopai, taip pat fotoaparatai ir vaizdo įranga, dalis.
Optiniai akiniai ne mažiau svarbūs oftalmologijos poreikiams, nes be jų sunku arba neįmanoma koreguoti regėjimo sutrikimų (trumparegystė, astigmatizmas, toliaregystė, akomodacijos sutrikimas ir kitos ligos). Akinių lęšiai su dioptrija gali būti pagaminti iš kvarcinio stiklo ir aukštos kokybės plastiko.
Astronomija
Optiniai akiniai yra svarbi ir brangiausia bet kurio teleskopo dalis. Daugelis mėgėjų refraktorius susirenka patys, tam reikia nedaug, bet svarbiausia yra plokščiai išgaubtas stiklinis lęšis.
Ankstesnio šimtmečio pradžioje prireikė kelerių metų vienam galingam astronominiam objektyvui pagaminti, o tiksliau jį nušlifuoti. Pavyzdžiui, 1982 metais Čikagos universiteto vadovas Williamas Harperis kreipėsi į milijonierių Charlesą Yerkesą su prašymu finansuoti observatoriją. Yerkesas į jį investavo apie tris šimtus tūkstančių dolerių, keturiasdešimt tūkstančių išleido perkant objektyvą galingiausiam to meto planetoje teleskopui. Observatorija buvo pavadinta finansininko Yerkes vardu, o iki šiol šis refraktorius, kurio objektyvo skersmuo buvo 102cm yra laikomas didžiausiu pasaulyje.
Didelio skersmens teleskopai yra atšvaitai, kuriuose veidrodis yra šviesą renkantis elementas.
Astronomijoje ir oftalmologijoje naudojamas dar vienas lęšių tipas – stiklas išgaubtais-įgaubtais paviršiais, vadinamas menisku. Jis gali būti dviejų tipų: išbarstomas ir surenkamas. Sklaidančiame menike kraštinė dalis yra storesnė nei centrinė, o kaupiamajame – centrinė dalis plonesnė.
