Optičko staklo je posebno izrađeno prozirno staklo koje se koristi kao dijelovi za optičke instrumente. Razlikuje se od uobičajene čistoće i povećane prozirnosti, ujednačenosti i bezbojnosti. Također striktno normalizira disperziju i lomnu moć. Usklađenost s takvim zahtjevima povećava složenost i troškove proizvodnje.
Povijest
Možete pronaći mnogo primjera svakodnevne upotrebe leća, na primjer, povećalo je obično povećalo - pomoći će vam da napravite mali projektor od običnog pametnog telefona, ali optičke naočale pojavile su se ne tako davno.
Leće su poznate još od antike, ali prvi ozbiljni pokušaj stvaranja stakla sličnog onom koji se koristi u modernim uređajima može se pratiti još u 17. stoljeću. Dakle, njemački kemičar 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 modernim materijalima. To se može nazvati prvim uspješnim iskustvom u proizvodnji stakla s određenim optičkim svojstvima i dovoljnim stupnjemfizikalna i kemijska homogenost.
U industriji
Proizvodnja optičkih naočala u industrijskim razmjerima započela je početkom 19. stoljeća. Švicarski Gian je zajedno s 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 zadovoljavajuće kvalitete, promjera do 250 mm.
Moderna proizvodnja
U proizvodnji obojenih optičkih stakala koriste se aditivi tvari koje sadrže bakar, selen, zlato, srebro i druge metale. Kuhanje dolazi od naplate. Utovaruje se u vatrostalne posude, koje se pak stavljaju u staklenu peć. Sastav punjenja može uključivati do 40% staklenog otpada, važna točka je usklađenost sastava stakla za taljenje i stakla za taljenje. Staklena masa tijekom kuhanja kontinuirano se miješa lopaticom od keramike ili platine. Na taj se način postiže ujednačeno stanje.
Povremeno se talina uzima za uzorak, čime se kontrolira kvaliteta. Važna faza taljenja je bistrenje: u staklenoj masi počinje oslobađanje značajne količine plinova od tvari za bistrenje koje su u početku dodane u smjesu. Veliki mjehurići se formiraju i brzo se dižu, hvatajući manje mjehuriće koji se neizbježno stvaraju tijekom procesa kuhanja.
Na kraju se lonci vade iz pećnice, nakon čegapolako se ohladi. Hlađenje, usporeno posebnim tehnikama, može trajati i do osam dana. Mora biti ujednačen, inače se u masi mogu stvoriti mehanička naprezanja koja uzrokuju pukotine.
Svojstva
Optičko staklo je materijal za proizvodnju leća. Oni su pak podijeljeni po vrsti na prikupljanje i raspršivanje. Sakupljajuće leće uključuju bikonveksne i plano-konveksne leće, kao i konkavno-konveksne, nazvane "pozitivni meniskus".
Optičko staklo ima niz karakteristika:
- indeks loma određen dvjema spektralnim linijama koje se nazivaju natrijev dublet;
- prosječna disperzija, koja se shvaća kao razlika između loma crvene i plave linije spektra;
- koeficijent disperzije - broj dan omjerom prosječne disperzije i refrakcije.
Obojeno optičko staklo koristi se za proizvodnju apsorpcijskih filtara. Ovisno o materijalu, postoje tri glavne vrste optičkih naočala:
- anorganski;
- pleksiglas (organski);
- mineralno-organski.
Anorgansko staklo sadrži okside i fluoride. Kvarcno optičko staklo također spada u anorgansko (kemijska formula SiO2). Kvarc ima nisku refrakciju i visoku propusnost svjetlosti, karakterizira ga otpornost na toplinu. Širok raspon prozirnosti omogućuje njegovu upotrebu u modernomtelekomunikacije (kablovi s optičkim vlaknima i sl.), također je silikatno staklo nezamjenjivo u proizvodnji optičkih leća, npr. povećalo se izrađuje od kvarca.
Na bazi silicija
Prozirno silikatno staklo može biti i optičko i tehničko. Optički se izrađuje topljenjem gorskog kristala, samo se na taj način dobiva potpuno homogena struktura. U neprozirnim naočalama, mali mjehurići plina unutar materijala odgovorni su za boju.
Osim kvarcnog stakla na bazi silicija proizvodi se i tzv. silikonsko staklo, koje unatoč sličnoj bazi ima različita optička svojstva. Silikonske ćelije mogu lomiti X-zrake i prenositi infracrveno zračenje.
Organsko staklo
Takozvani pleksiglas izrađen je na bazi sintetičkog polimernog materijala. Ovaj prozirni i tvrdi materijal spada u termoplaste i često se koristi kao zamjena za kvarcno staklo. Pleksiglas je otporan na mnoge čimbenike okoliša, kao što su visoka vlažnost i niske temperature, ali je znatno mekši i stoga osjetljiviji na mehanička opterećenja. Zbog svoje mekoće, organsko optičko staklo lako je obraditi - čak i najjednostavniji alat za rezanje metala može ga "ponijeti".
Ovaj materijal je izvrstan za lasersku obradu i lako se oblikuje ili gravira. Kao leća savršeno reflektira infracrvene zrake, aliprenosi ultraljubičasto i x-zrake.
Prijava
Optičke naočale naširoko se koriste za proizvodnju leća, koje se, pak, koriste u mnogim optičkim sustavima. Jedna konvergentna leća koristi se kao povećalo. U tehnologiji, leće su važan ili glavni dio takvih sustava kao što su dalekozori, optički nišani, mikroskopi, teodoliti, teleskopi, kao i kamere i video oprema.
Optičke naočale nisu ništa manje važne za potrebe oftalmologije, jer je bez njih teško ili nemoguće ispraviti oštećenje vida (kratkovidnost, astigmatizam, dalekovidnost, poremećaj akomodacije i druge bolesti). Naočalne leće s dioptrijom mogu se izraditi i od kvarcnog stakla i od visokokvalitetne plastike.
Astronomija
Optičke naočale su važna i najskuplja komponenta svakog teleskopa. Mnogi hobisti sami sastavljaju svoje refraktore, za to je potrebno malo, ali najvažnija stvar je ravno-konveksna staklena leća.
Početkom pretprošlog stoljeća bilo je potrebno nekoliko godina da se proizvede jedna moćna astronomska leća, odnosno da se polira. Primjerice, 1982. godine šef Sveučilišta u Chicagu William Harper obratio se milijunašu Charlesu Yerkesu sa zahtjevom za financiranje zvjezdarnice. Yerkes je u njega uložio oko tristo tisuća dolara, s četrdeset tisuća utrošenih na kupnju leće za tada najmoćniji teleskop na planetu. Zvjezdarnica je dobila ime po financijeru Yerkesu, a do sada je ovaj refraktor s promjerom leće 102cm se smatra najvećim na svijetu.
Teleskopi velikog promjera su reflektori, u kojima je ogledalo element koji skuplja svjetlost.
Postoji još jedna vrsta leća koja se koristi i u astronomiji i u oftalmologiji - staklo s konveksno-konkavnim površinama, koje se naziva meniskus. Može biti dvije vrste: raspršivanje i sakupljanje. U raspršujućem meniskusu krajnji dio je deblji od središnjeg, a u sabirnom meniskusu središnji dio je tanji.
