Οπτικό γυαλί με κυρτές και κοίλες επιφάνειες: κατασκευή, εφαρμογή. Φακός, μεγεθυντικό φακό

Οπτικό γυαλί είναι ένας ειδικός τρόποςδιαφανές γυαλί, το οποίο χρησιμοποιείται ως εξαρτήματα για οπτικά όργανα. Διαφέρει από τη συνηθισμένη καθαριότητα και την αυξημένη διαφάνεια, ομοιομορφία και άχρωμο. Επίσης σε αυτό η διασπορά και η διαθλαστική ισχύς είναι αυστηρά ομαλοποιημένες. Η συμμόρφωση με τις απαιτήσεις αυτές αυξάνει την πολυπλοκότητα και το κόστος παραγωγής.

Ιστορία

Μπορείτε να βρείτε πολλά παραδείγματα οικιακής χρήσης φακών, για παράδειγμα, ένα μεγεθυντικό φακό - ένα απλό μεγεθυντικό φακό - θα βοηθήσει στη δημιουργία ενός μικρού προβολέα από ένα συνηθισμένο smartphone, αλλά τα οπτικά γυαλιά δεν εμφανίστηκαν πριν από λίγο καιρό.

Οι φακοί είναι γνωστοί από την αρχαιότητα, αλλά είναι οι πρώτοι σοβαροίΗ προσπάθεια να δημιουργηθεί ένα γυαλί παρόμοιο με αυτό που χρησιμοποιείται στα σύγχρονα όργανα μπορεί να αποδοθεί στον XVII αιώνα. Έτσι, ο Γερμανός χημικός Kunkel σε ένα από τα έργα του ανέφερε τα φωσφορικά και τα βορικά οξέα που αποτελούν το γυάλινο συστατικό. Μίλησε επίσης για το βοριοπυριτικό στέμμα, το οποίο είναι κοντά σε μερικά σύγχρονα υλικά στη σύνθεση. Αυτό μπορεί να ονομαστεί η πρώτη επιτυχημένη εμπειρία στην παραγωγή γυαλιού, η οποία έχει ορισμένες οπτικές ιδιότητες και επαρκή βαθμό φυσικής και χημικής ομοιομορφίας.

Στη βιομηχανία

Κατασκευή οπτικών γυαλιών σε βιομηχανικάαρχίζει στις αρχές του 19ου αιώνα. Η ελβετική Gian και η Fraunhofer εισήγαγαν μια σχετικά σταθερή μέθοδο απόκτησης τέτοιου γυαλιού σε ένα εργοστάσιο στη Βαυαρία. Το κλειδί για την επιτυχία ήταν η λήψη μίξης τήγματος με κυκλικές κινήσεις μίας ράβδου αργίλου βυθισμένης στο γυαλί. Ως αποτέλεσμα, ήταν δυνατόν να ληφθεί ένα οπτικό ποτήρι ικανοποιητικής ποιότητας, με διάμετρο μέχρι 250 mm.

Σύγχρονη παραγωγή

Στην παραγωγή έγχρωμων οπτικών ποτηριώντα πρόσθετα χρησιμοποιούνται με την περιεκτικότητα σε χαλκό, σελήνιο, χρυσό, ασήμι και άλλα μέταλλα. Το μαγείρεμα λαμβάνει χώρα από τη φόρτιση. Είναι φορτωμένο σε πυρίμαχα δοχεία, τα οποία, με τη σειρά τους, τοποθετούνται σε γυάλινο φούρνο. Η σύνθεση του φορτίου μπορεί να περιλαμβάνει έως και 40% απορριμμάτων γυαλιού, ένα σημαντικό σημείο είναι η συμμόρφωση της σύνθεσης στυπώματος και του γυαλιού παρασκευής. Η γυάλινη μάζα κατά τη διάρκεια του μαγειρέματος αναμειγνύεται συνεχώς με μια κεραμική ή πλατινένια λεπίδα. Έτσι, επιτυγχάνεται μια ομοιογενής κατάσταση.

Περιοδικά, το τήγμα λαμβάνεται για ένα δείγμα, σύμφωνα με τοπου ελέγχει την ποιότητα. Ένα σημαντικό στάδιο μαγειρέματος είναι η διευκρίνιση: στη γυάλινη μάζα των διαυγαστικών ουσιών που αρχικά προστέθηκαν στο φορτίο, απελευθερώνεται μια σημαντική ποσότητα αερίων. Μεγάλες φυσαλίδες σχηματίζουν, οι οποίες γρήγορα ανεβαίνουν, συλλαμβάνοντας τις μικρότερες φυσαλίδες που αναπόφευκτα σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μαγειρέματος.

Εν κατακλείδι, τα δοχεία αφαιρούνται από το φούρνο, μετάπου σιγά-σιγά κρυώσει. Η ψύξη, καθυστερημένη με ειδικές μεθόδους, μπορεί να διαρκέσει έως και οκτώ ημέρες. Πρέπει να είναι ομοιόμορφη, διαφορετικά μπορεί να προκύψουν μηχανικές καταπονήσεις στη μάζα, οι οποίες προκαλούν ρωγμές.

Ιδιότητες

Το οπτικό γυαλί είναι υλικό για παραγωγήφακούς. Αυτοί, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε εμφάνιση στη συλλογή και τη διάσπαση. Οι συλλέκτες περιλαμβάνουν έναν αμφίκυρφο και ένα επίπεδο κυρτό φακό, καθώς και έναν κοίλο κυρτό φακό, που ονομάζεται "θετικός μηνίσκος".

Το οπτικό γυαλί έχει ορισμένα χαρακτηριστικά:

• Ο δείκτης διάθλασης, ο οποίος προσδιορίζεται από δύο φασματικές γραμμές, οι οποίες ονομάζονται διπλή νάτριο.
• μέση διασπορά, με την οποία εννοείται η διαφορά στη διάθλαση των κόκκινων και μπλε γραμμών του φάσματος.
• συντελεστής διασποράς - ο αριθμός που δίνεται από τον λόγο μέσης διασποράς και διάθλασης.

Το οπτικό γυαλί χρώματος χρησιμοποιείται για την παραγωγή φίλτρων απορρόφησης. Ανάλογα με το υλικό, διακρίνονται τρεις κύριοι τύποι οπτικών ποτηριών:

• ανόργανο;
• πλέξιγκλας (οργανικό);
• ορυκτών-οργανικών.

Η σύνθεση ανόργανου γυαλιού περιλαμβάνει οξείδια και φθορίδια. Το οπτικό γυαλί Quartz αναφέρεται επίσης σε ανόργανα (χημικός τύπος SiO₂). Ο χαλαζίας έχει ελαφρά διάθλαση και υψηλή μετάδοση φωτός, χαρακτηρίζεται από αντοχή στη θερμότητα. Ένα ευρύ φάσμα διαφάνειας καθιστά δυνατή τη χρήση του στις σύγχρονες τηλεπικοινωνίες (καλώδια οπτικών ινών κ.ο.κ.), είναι επίσης απαραίτητη η χρήση πυριτικού γυαλιού για την κατασκευή οπτικών φακών, για παράδειγμα, ο χαλαζίας κατασκευάζεται με μεγεθυντικό φακό.

Με βάση το πυρίτιο

Διαφανές γυαλί πυριτικού μπορεί επίσης να είναιοπτικά και τεχνικά. Το οπτικό είναι κατασκευασμένο με τήξη κρυσταλλικού βράχου, αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να αποκτήσετε μια εντελώς ομοιογενή δομή. Σε αδιαφανή γυαλιά, μικρές φυσαλίδες αερίου μέσα στο υλικό ανταποκρίνονται στο χρώμα.

Εκτός από γυαλί χαλαζία με βάση το πυρίτιοπου παράγεται και το αποκαλούμενο γυαλί πυριτίου, το οποίο, παρά μια παρόμοια βάση, έχει άλλες οπτικές ιδιότητες. Τα στοιχεία πυριτίου είναι ικανά να διαθλώνουν τις ακτίνες Χ και να περνούν την υπέρυθρη ακτινοβολία.

Οργανικό γυαλί

Η λεγόμενη πλεξιγκλάς γίνεται με βάση τοσυνθετικό πολυμερές υλικό. Αυτό το διαφανές και σκληρό υλικό αναφέρεται σε θερμοπλαστικά και χρησιμοποιείται συχνά ως αντικατάσταση για γυαλί χαλαζία. Το plexiglas είναι ανθεκτικό σε πολλούς περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως η υψηλή υγρασία και οι χαμηλές θερμοκρασίες, αλλά είναι πολύ μαλακότερο και ως εκ τούτου πιο ευαίσθητο στα μηχανικά φαινόμενα. Λόγω της μαλακότητάς της, το οργανικό οπτικό γυαλί είναι εύκολο να επεξεργαστεί - μπορεί να "ληφθεί" ακόμα και από το απλούστερο εργαλείο για την κοπή μετάλλου.

Αυτό το υλικό είναι εξαιρετικό για την επεξεργασία λέιζερ, είναι εύκολο να εφαρμοστεί ένα σχέδιο ή χάραξη. Ως φακός, αντανακλά τέλεια τις υπέρυθρες ακτίνες, αλλά χάνει την υπεριώδη ακτινοβολία και τις ακτινογραφίες.

Εφαρμογή

Τα οπτικά γυαλιά χρησιμοποιούνται ευρέως γιατην κατασκευή φακών, τα οποία με τη σειρά τους χρησιμοποιούνται σε πολλά οπτικά συστήματα. Ένας φακός συλλογής χρησιμοποιείται ως μεγεθυντικός φακός. Στην τεχνολογία, οι φακοί είναι ένα σημαντικό ή σημαντικό μέρος των συστημάτων όπως τα κιάλια, τα οπτικά μέρη, τα μικροσκόπια, οι θεοδολίτες, τα τηλεσκόπια, αλλά και οι κάμερες και ο εξοπλισμός βίντεο.

Εξίσου σημαντικό είναι τα οπτικά γυαλιά για τις ανάγκες τουοφθαλμολογία, διότι χωρίς αυτά είναι δύσκολο ή αδύνατο να διορθωθούν τα οπτικά ελαττώματα (μυωπία, αστιγματισμός, υπερμετρωπία, διαταραχή της διαμονής και άλλες ασθένειες). Οι φακοί για γυαλιά με διοπτρίες μπορούν να κατασκευαστούν τόσο από γυαλί χαλαζία όσο και από πλαστικό υψηλής ποιότητας.

Αστρονομία

Τα οπτικά γυαλιά είναι τα πιο σημαντικά και τα πιο ακριβάαπό οποιοδήποτε τηλεσκόπιο. Πολλοί ανεμιστήρες ο ίδιος συλλέγουν διαθλαστικά, αυτό απαιτεί μικρό, αλλά το σημαντικότερο - ένα επίπεδη γυάλινο φακό γυαλιού.

Στις αρχές του δέκατου ένατου αιώνα, η κατασκευή ενόςισχυρό αστρονομικό φακό, ή μάλλον το γυάλισμα του, πήρε αρκετά χρόνια. Για παράδειγμα, το 1982, ο επικεφαλής του Πανεπιστημίου του Σικάγου William Harper απευθύνθηκε στον εκατομμυριούχο Charles Yerkes με αίτημα να χρηματοδοτήσει το παρατηρητήριο. Ο Yerkes επένδυσε περίπου τριακόσιες χιλιάδες δολάρια και σαράντα χιλιάδες πήγε να αγοράσει φακό για το ισχυρότερο τηλεσκόπιο εκείνη τη στιγμή στον πλανήτη. Το παρατηρητήριο ονομάστηκε προς τιμήν του χρηματοδότη Yerkes, και μέχρι στιγμής αυτό το διαθλαστικό με διάμετρο φακού 102 cm θεωρείται ότι είναι το μεγαλύτερο στον κόσμο.

Τα τηλεσκόπια με μεγάλη διάμετρο είναι ανακλαστήρες, ο καθρέφτης είναι στοιχείο συλλογής φωτός.

Υπάρχει άλλος τύπος φακού που χρησιμοποιείται ως αστην αστρονομία και στην οφθαλμολογία - ένα ποτήρι με κυρτές και κοίλες επιφάνειες, που ονομάζεται μηνίσκος. Μπορεί να είναι δύο τύπων: σκέδαση και συλλογή. Στον ανατομία του μηνίσκου, το ακραίο τμήμα είναι παχύτερο από το κεντρικό, και στην πιο λεπτή συλλογή είναι το κεντρικό τμήμα.