Optično steklo je posebej izdelano prozorno steklo, ki se uporablja kot deli za optične instrumente. Razlikuje se od običajne čistosti in povečane preglednosti, enotnosti in brezbarvnosti. Prav tako strogo normalizira disperzijo in lomno moč. Skladnost s takšnimi zahtevami poveča zapletenost in stroške proizvodnje.
Zgodovina
Najdete lahko veliko primerov vsakodnevne uporabe leč, na primer povečevalno steklo je navadna povečevalna stekla - vam bo pomagal ustvariti majhen projektor iz navadnega pametnega telefona, vendar so se optična očala pojavila ne tako dolgo nazaj.
Leče so znane že od antike, a prvi resen poskus ustvarjanja stekla, podobnega tistemu, ki se uporablja v sodobnih napravah, sega v 17. stoletje. Tako je nemški kemik Kunkel v enem od svojih del omenil fosforno in borovo kislino, ki sta del steklene komponente. Govoril je tudi o borosilikatni kroni, ki je po sestavi blizu nekaterim sodobnim materialom. To lahko imenujemo prva uspešna izkušnja v proizvodnji stekla z določenimi optičnimi lastnostmi in zadostno stopnjofizikalna in kemična homogenost.
V industriji
Proizvodnja optičnih stekel v industrijskem obsegu se je začela v začetku 19. stoletja. Švicarski Gian je skupaj s Fraunhoferjem uvedel relativno stabilno metodo za proizvodnjo takšnega stekla v eni od tovarn na Bavarskem. Ključ do uspeha je bila tehnika mešanja taline s krožnimi gibi glinene palice, navpično potopljene v steklo. Posledično je bilo mogoče dobiti optično steklo zadovoljive kakovosti s premerom do 250 mm.
Sodobna proizvodnja
Pri izdelavi barvnih optičnih stekel se uporabljajo dodatki snovi, ki vsebujejo baker, selen, zlato, srebro in druge kovine. Kuhanje izhaja iz naboja. Naloži se v ognjevzdržne posode, ki se nato postavijo v stekleno peč. Sestava polnjenja lahko vključuje do 40% steklenih odpadkov, pomembna točka je skladnost sestave stekla in talilnega stekla. Stekleno maso med kuhanjem neprestano mešamo s keramično ali platinasto lopatico. Na ta način se doseže enotno stanje.
Občasno se talino vzame za vzorec, ki nadzoruje kakovost. Pomembna faza taljenja je bistrenje: v stekleni masi se začne sproščanje znatne količine plinov iz čistilnih snovi, ki so bile prvotno dodane zmesi. Veliki mehurčki se tvorijo in hitro dvigajo ter ujamejo manjše mehurčke, ki se neizogibno tvorijo med postopkom kuhanja.
Na koncu lonce vzamemo iz pečice, nato papočasi se ohladi. Hlajenje, upočasnjeno s posebnimi tehnikami, lahko traja do osem dni. Biti mora enakomeren, sicer lahko v masi nastanejo mehanske napetosti, ki povzročijo razpoke.
Lastnosti
Optično steklo je material za izdelavo leč. Po vrsti so razdeljeni na zbiralne in razpršene. Zbirne leče vključujejo bikonveksne in planokonveksne leče ter konkavno-konveksne, imenovane "pozitivni meniskus".
Optično steklo ima številne značilnosti:
- refrakcijski indeks, določen z dvema spektralnima črtama, imenovanima natrijev dublet;
- povprečna disperzija, ki se razume kot razlika med lomom rdeče in modre črte spektra;
- disperzijski koeficient - število, podano z razmerjem povprečne disperzije in loma.
Barvno optično steklo se uporablja za proizvodnjo absorpcijskih filtrov. Glede na material obstajajo tri glavne vrste optičnih očal:
- anorgansko;
- pleksi steklo (ekološko);
- mineralno-organsko.
Anorgansko steklo vsebuje okside in fluoride. K anorganskim sodi tudi kremenovo optično steklo (kemijska formula SiO2). Kremen ima nizek lom in visoko prepustnost svetlobe, zanj je značilna toplotna odpornost. Širok razpon preglednosti omogoča njegovo uporabo v sodobnihtelekomunikacije (kabli iz optičnih vlaken ipd.), tudi silikatno steklo je nepogrešljivo pri izdelavi optičnih leč, na primer povečevalno steklo je izdelano iz kremena.
Na osnovi silicija
Prozorno silikatno steklo je lahko optično in tehnično. Optična je narejena s taljenjem kamninskega kristala, le na ta način dobimo popolnoma homogeno strukturo. V neprozornih steklih so za barvo odgovorni majhni plinski mehurčki znotraj materiala.
Poleg kremenčevega stekla na osnovi silicija se proizvaja tudi tako imenovano silikonsko steklo, ki ima kljub podobni osnovi različne optične lastnosti. Silicijeve celice lahko lomijo rentgenske žarke in prenašajo infrardeče sevanje.
organsko steklo
Tako imenovano pleksi steklo je izdelano na osnovi sintetičnega polimernega materiala. Ta prozoren in trd material spada med termoplaste in se pogosto uporablja kot nadomestek za kremenovo steklo. Pleksi steklo je odporno na številne okoljske dejavnike, kot so visoka vlažnost in nizke temperature, vendar je veliko mehkejše in zato bolj občutljivo na mehanske obremenitve. Zaradi svoje mehkobe je organsko optično steklo enostavno obdelati - tudi najpreprostejše orodje za rezanje kovin ga lahko "vzame".
Ta material je odličen za lasersko obdelavo in enostaven za vzorčenje ali graviranje. Kot leča odlično odbija infrardeče žarke, vendarprenaša ultravijolične in rentgenske žarke.
Prijava
Optična očala se pogosto uporabljajo za izdelavo leč, ki pa se uporabljajo v številnih optičnih sistemih. Ena konvergentna leča se uporablja kot povečevalno steklo. V tehnologiji so leče pomemben ali glavni del sistemov, kot so daljnogledi, optični merilniki, mikroskopi, teodoliti, teleskopi, pa tudi kamere in video oprema.
Optična očala niso nič manj pomembna za potrebe oftalmologije, saj je brez njih težko ali nemogoče popraviti okvare vida (kratkovidnost, astigmatizem, daljnovidnost, motnje akomodacije in druge bolezni). Leče za očala z dioptrijo so lahko izdelane iz kremenčevega stekla in visokokakovostne plastike.
astronomija
Optična očala so pomembna in najdražja komponenta katerega koli teleskopa. Mnogi ljubitelji sestavljajo svoje reflektorje, to zahteva malo, a najpomembnejša stvar je planokonveksna steklena leča.
Na začetku predlanskega stoletja je bilo potrebnih več let, da so izdelali eno zmogljivo astronomsko lečo oziroma jo raje polirali. Leta 1982 se je na primer vodja Univerze v Chicagu William Harper obrnil na milijonarja Charlesa Yerkesa s prošnjo za financiranje observatorija. Yerkes je vanj vložil približno tristo tisoč dolarjev, štirideset tisoč pa je porabil za nakup leče za takrat najmočnejši teleskop na planetu. Observatorij je dobil ime po financerju Yerkesu, do sedaj pa je ta refraktor s premerom leče 102cm velja za največjega na svetu.
Teleskopi z velikim premerom so reflektorji, v katerih je ogledalo element, ki zbira svetlobo.
Obstaja še ena vrsta leč, ki se uporablja tako v astronomiji kot v oftalmologiji - steklo s konveksno-konkavno površino, ki se imenuje meniskus. Lahko je dveh vrst: razprševanje in zbiranje. V razprševalnem meniskusu je skrajni del debelejši od osrednjega, v zbiralnem meniskusu pa je osrednji del tanjši.
