Optisk glas er et specialfremstillet transparent glas, der bruges som dele til optiske instrumenter. Det adskiller sig fra den sædvanlige renhed og øget gennemsigtighed, ensartethed og farveløshed. Det normaliserer også strengt spredningen og brydningsevnen. Overholdelse af sådanne krav øger kompleksiteten og produktionsomkostningerne.
Historie
Du kan finde mange eksempler på daglig brug af linser, for eksempel er et forstørrelsesglas et almindeligt forstørrelsesglas - vil hjælpe dig med at skabe en lille projektor fra en almindelig smartphone, men optiske briller er dukket op for ikke så længe siden.
Linser har været kendt siden antikken, men det første seriøse forsøg på at skabe glas, der ligner det, der bruges i moderne enheder, kan spores tilbage til det 17. århundrede. Så den tyske kemiker Kunkel nævnte i et af sine værker fosfor- og borsyrer, som er en del af glaskomponenten. Han t alte også om borosilikatkrone, som er tæt på nogle moderne materialer med hensyn til sammensætning. Dette kan kaldes den første succesfulde oplevelse i produktionen af glas med visse optiske egenskaber og en tilstrækkelig grad affysisk og kemisk homogenitet.
I branchen
Produktionen af optiske briller i industriel skala begyndte i begyndelsen af det 19. århundrede. Den schweiziske Gian introducerede sammen med Fraunhofer en relativt stabil metode til fremstilling af sådant glas på en af fabrikkerne i Bayern. Nøglen til succes var teknikken til at blande smelten ved hjælp af cirkulære bevægelser af en lerstang lodret nedsænket i glas. Som et resultat var det muligt at opnå optisk glas af tilfredsstillende kvalitet, op til 250 mm i diameter.
Moderne produktion
Ved fremstilling af farvede optiske glas bruges tilsætningsstoffer af stoffer, der indeholder kobber, selen, guld, sølv og andre metaller. Madlavning kommer fra afgiften. Det fyldes i ildfaste gryder, som igen placeres i en glasovn. Sammensætningen af ladningen kan omfatte op til 40% af glasaffald, et vigtigt punkt er overholdelse af sammensætningen af glasaffald og smeltende glas. Glasmasse under tilberedning blandes kontinuerligt med en spatel lavet af keramik eller platin. På denne måde opnås en ensartet tilstand.
Periodisk tages smelten til en prøve, som kontrollerer kvaliteten. Et vigtigt trin i smeltningen er klaring: I glasmassen begynder frigivelsen af en betydelig mængde gasser fra de klaringsstoffer, der oprindeligt blev tilsat til blandingen. Store bobler dannes og stiger hurtigt og fanger de mindre bobler, der uundgåeligt dannes under brygningsprocessen.
Til sidst tages gryderne ud af ovnen, hvorefterkøl langsomt ned. Afkøling, bremset af specielle teknikker, kan vare op til otte dage. Det skal være ensartet, ellers kan der dannes mekaniske spændinger i massen, som forårsager revner.
Properties
Optisk glas er et materiale til fremstilling af linser. De er til gengæld opdelt efter type i indsamling og spredning. Samlelinser omfatter bikonvekse og plankonvekse linser samt konkave-konvekse linser, kaldet den "positive menisk".
Optisk glas har en række egenskaber:
- brydningsindeks bestemt af to spektrallinjer kaldet natriumdubletten;
- gennemsnitlig spredning, som forstås som forskellen mellem brydningen af de røde og blå linjer i spektret;
- dispersionskoefficient - et tal givet ved forholdet mellem gennemsnitlig spredning og brydning.
Farvet optisk glas bruges til fremstilling af absorptionsfiltre. Afhængigt af materialet er der tre hovedtyper af optiske briller:
- uorganisk;
- plexiglas (organisk);
- mineral-organisk.
Uorganisk glas indeholder oxider og fluorider. Kvarts optisk glas hører også til uorganisk (kemisk formel SiO2). Kvarts har lav brydning og høj lystransmission, den er kendetegnet ved varmebestandighed. En bred vifte af gennemsigtighed gør det muligt at bruge det i modernetelekommunikation (optiske fiberkabler osv.), også silikatglas er uundværligt ved fremstilling af optiske linser, for eksempel er et forstørrelsesglas lavet af kvarts.
Baseret på silicium
Transparent silikatglas kan være både optisk og teknisk. Optisk fremstilles ved at smelte bjergkrystal, kun på denne måde opnås en fuldstændig homogen struktur. I uigennemsigtige glas er små gasbobler inde i materialet ansvarlige for farven.
Udover siliciumbaseret kvartsglas produceres også det såkaldte siliciumglas, der trods en lignende base har forskellige optiske egenskaber. Siliciumceller er i stand til at bryde røntgenstråler og transmittere infrarød stråling.
Økologisk glas
Det såkaldte plexiglas er lavet på basis af et syntetisk polymermateriale. Dette gennemsigtige og hårde materiale tilhører termoplast og bruges ofte som erstatning for kvartsglas. Plexiglas er modstandsdygtigt over for mange miljøfaktorer, såsom høj luftfugtighed og lave temperaturer, men det er meget blødere og derfor mere følsomt over for mekanisk belastning. På grund af dets blødhed er organisk optisk glas let at behandle - selv det enkleste metalskærende værktøj kan "tage" det.
Dette materiale er fantastisk til laserbehandling og nemt at mønstre eller gravere. Som en linse reflekterer den perfekt infrarøde stråler, mentransmitterer ultraviolet og røntgenstråler.
Application
Optiske briller er meget brugt til fremstilling af linser, som igen bruges i mange optiske systemer. En enkelt konvergerende linse bruges som forstørrelsesglas. Inden for teknologi er linser en vigtig eller hoveddel af sådanne systemer som kikkerter, optiske sikter, mikroskoper, teodoliter, teleskoper samt kameraer og videoudstyr.
Optiske briller er ikke mindre vigtige for øjenlægens behov, fordi uden dem er det svært eller umuligt at korrigere synsnedsættelser (nærsynethed, astigmatisme, langsynethed, forstyrrelse af indkvartering og andre sygdomme). Brilleglas med dioptrier kan fremstilles af både kvartsglas og plast af høj kvalitet.
Astronomi
Optiske briller er en vigtig og dyreste komponent i ethvert teleskop. Mange hobbyfolk samler deres egne refraktorer, det kræver lidt, men det vigtigste er en plankonveks glaslinse.
I begyndelsen af forrige århundrede tog det flere år at fremstille én kraftig astronomisk linse, eller rettere at polere den. For eksempel henvendte lederen af University of Chicago, William Harper, i 1982 millionæren Charles Yerkes med en anmodning om at finansiere observatoriet. Yerkes investerede omkring tre hundrede tusinde dollars i det, med fyrre tusinde brugt på at købe en linse til det mest kraftfulde teleskop på planeten på det tidspunkt. Observatoriet blev opkaldt efter finansmanden Yerkes, og indtil nu denne refraktor med en linsediameter på 102cm anses for at være den største i verden.
Teleskoper med stor diameter er reflektorer, hvori spejlet er et lyssamlende element.
Der er en anden type linse, der bruges i både astronomi og oftalmologi - glas med konveks-konkave overflader, som kaldes menisken. Det kan være af to typer: spredning og opsamling. I spredningsmenisken er den yderste del tykkere end den centrale, og i samlemenisken er den centrale del tyndere.
