Optičko staklo je posebno napravljeno prozirno staklo koje se koristi kao dijelovi za optičke instrumente. Razlikuje se od uobičajene čistoće i povećane transparentnosti, ujednačenosti i bezbojnosti. Također striktno normalizira disperziju i moć prelamanja. Usklađenost sa takvim zahtjevima povećava složenost i troškove proizvodnje.
Historija
Možete pronaći mnogo primjera svakodnevne upotrebe sočiva, na primjer, lupa je obična lupa - pomoći će vam da napravite mali projektor od običnog pametnog telefona, ali optička naočala su se pojavila ne tako davno.
Sočiva su poznata još od antike, ali prvi ozbiljni pokušaj stvaranja stakla sličnog onom koji se koristi u modernim uređajima može se pratiti još od 17. stoljeća. Dakle, njemački hemičar Kunkel u jednom od svojih radova spomenuo je fosfornu i bornu kiselinu, koje su dio staklene komponente. Govorio je i o borosilikatnoj krunici, koja je po sastavu bliska nekim savremenim materijalima. Ovo se može nazvati prvim uspešnim iskustvom u proizvodnji stakla sa određenim optičkim svojstvima i dovoljnim stepenomfizička i hemijska homogenost.
U industriji
Proizvodnja optičkih stakala u industrijskim razmjerima počela je početkom 19. stoljeća. Švicarski Gian je zajedno sa Fraunhoferom uveo relativno stabilnu metodu za proizvodnju takvog stakla u jednoj od tvornica u Bavarskoj. Ključ uspjeha bila je tehnika miješanja taline uz pomoć kružnih pokreta glinene šipke okomito uronjene u staklo. Kao rezultat, bilo je moguće dobiti optičko staklo zadovoljavajućeg kvaliteta, do 250 mm u prečniku.
Moderna proizvodnja
U proizvodnji obojenih optičkih stakala koriste se aditivi supstanci koje sadrže bakar, selen, zlato, srebro i druge metale. Kuvanje dolazi od naplate. Stavlja se u vatrostalne posude, koje se zauzvrat stavljaju u staklenu peć. Sastav punjenja može uključivati do 40% staklenog otpada, važna točka je usklađenost sastava stakla za topljenje i stakla. Staklena masa se tokom kuvanja neprekidno meša špatulom od keramike ili platine. Na ovaj način se postiže uniformno stanje.
Povremeno se talina uzima za uzorak, čime se kontroliše kvalitet. Važna faza topljenja je bistrenje: u staklenoj masi počinje oslobađanje značajne količine plinova od tvari za bistrenje koje su u početku dodane u smjesu. Veliki mehurići se formiraju i brzo podižu, hvatajući manje mehuriće koji se neizbežno formiraju tokom procesa kuvanja.
Na kraju se lonci vade iz rerne, nakon čegapolako se ohladi. Hlađenje, usporavano posebnim tehnikama, može trajati i do osam dana. Mora biti ujednačen, inače se u masi mogu stvoriti mehanička naprezanja koja uzrokuju pukotine.
Properties
Optičko staklo je materijal za proizvodnju sočiva. Oni su, pak, podijeljeni po vrsti na sakupljanje i raspršivanje. Sakupljajuća sočiva uključuju bikonveksna i plano-konveksna sočiva, kao i konkavno-konveksna, nazvana "pozitivni meniskus".
Optičko staklo ima niz karakteristika:
- indeks prelamanja određen pomoću dvije spektralne linije koje se nazivaju natrijev dublet;
- prosječna disperzija, koja se podrazumijeva kao razlika između prelamanja crvene i plave linije spektra;
- koeficijent disperzije - broj dat omjerom prosječne disperzije i refrakcije.
Obojeno optičko staklo se koristi za proizvodnju apsorpcionih filtera. U zavisnosti od materijala, postoje tri glavne vrste optičkih naočara:
- neorganski;
- pleksiglas (organski);
- mineralno-organski.
Neorgansko staklo sadrži okside i fluoride. Kvarc optičko staklo takođe spada u neorgansko (hemijska formula SiO2). Kvarc ima nisku refrakciju i visoku propusnost svjetlosti, karakterizira ga otpornost na toplinu. Širok raspon transparentnosti omogućava mu da se koristi u modernimtelekomunikacije (kablovi sa optičkim vlaknima itd.), takođe je silikatno staklo neophodno u proizvodnji optičkih sočiva, npr. lupa se pravi od kvarca.
Na bazi silikona
Prozirno silikatno staklo može biti i optičko i tehničko. Optika se proizvodi topljenjem gorskog kristala, samo na taj način se dobija potpuno homogena struktura. U neprozirnim staklima, mali mjehurići plina unutar materijala su odgovorni za boju.
Pored kvarcnog stakla na bazi silicijuma proizvodi se i takozvano silikonsko staklo, koje uprkos sličnoj osnovi ima različita optička svojstva. Silicijumske ćelije su u stanju da prelamaju X-zrake i prenose infracrveno zračenje.
Organsko staklo
Takozvani pleksiglas je napravljen na bazi sintetičkog polimernog materijala. Ovaj prozirni i tvrdi materijal pripada termoplastici i često se koristi kao zamjena za kvarcno staklo. Pleksiglas je otporan na mnoge faktore okoline, kao što su visoka vlažnost i niske temperature, ali je mnogo mekši i samim tim osjetljiviji na mehanička opterećenja. Zbog svoje mekoće, organsko optičko staklo se lako obrađuje - čak i najjednostavniji alat za rezanje metala može ga "ponijeti".
Ovaj materijal je odličan za lasersku obradu i lako se oblikuje ili gravira. Kao sočivo, savršeno reflektuje infracrvene zrake, aliprenosi ultraljubičasto i rendgensko zračenje.
Prijava
Optička naočala se široko koriste za proizvodnju sočiva, koja se, zauzvrat, koriste u mnogim optičkim sistemima. Jedno konvergentno sočivo se koristi kao lupa. U tehnologiji, sočiva su važan ili glavni dio sistema kao što su dvogledi, optički nišani, mikroskopi, teodoliti, teleskopi, kao i kamere i video oprema.
Optičke naočare nisu ništa manje važne za potrebe oftalmologije, jer je bez njih teško ili nemoguće ispraviti oštećenje vida (kratkovidost, astigmatizam, dalekovidnost, poremećaj akomodacije i druga oboljenja). Leće za naočale sa dioptrijom mogu se napraviti i od kvarcnog stakla i od visokokvalitetne plastike.
Astronomija
Optičke naočare su važna i najskuplja komponenta svakog teleskopa. Mnogi hobisti sami sklapaju svoje refraktore, za to je potrebno malo, ali najvažnija stvar je plano-konveksna staklena leća.
Početkom pretprošlog veka bilo je potrebno nekoliko godina da se proizvede jedno moćno astronomsko sočivo, tačnije da se polira. Na primjer, 1982. godine, direktor Univerziteta u Čikagu Vilijam Harper obratio se milioneru Čarlsu Jerksu sa zahtevom da finansira opservatoriju. Yerkes je u njega uložio oko trista hiljada dolara, a četrdeset hiljada je utrošeno na kupovinu sočiva za najmoćniji teleskop na planeti u to vreme. Opservatorija je dobila ime po finansijeru Yerkesu, a do sada je ovaj refraktor sa prečnikom sočiva 102cm se smatra najvećim na svijetu.
Teleskopi velikog prečnika su reflektori, u kojima je ogledalo element koji sakuplja svetlost.
Postoji još jedna vrsta sočiva koja se koristi i u astronomiji i u oftalmologiji - staklo sa konveksno-konkavnim površinama, koje se naziva meniskus. Može biti dvije vrste: raspršivanje i sakupljanje. U raspršujućem meniskusu krajnji dio je deblji od centralnog, a u sabirnom meniskusu centralni dio je tanji.
