Vidro óptico com superfícies convexas côncavas: fabricação, aplicação. Lente, lupa

O vidro óptico é uma maneira especialfeito de vidro transparente, que é usado como peças para instrumentos ópticos. Difere da limpeza habitual e aumenta a transparência, uniformidade e incolor. Também nele a dispersão e o poder de refração são estritamente normalizados. A conformidade com tais requisitos aumenta a complexidade e o custo de produção.

História

Você pode encontrar muitos exemplos de uso doméstico de lentes, por exemplo, uma lupa - uma lupa comum - vai ajudar a criar um pequeno projetor de um smartphone comum, mas os óculos ópticos apareceram não há muito tempo.

As lentes são conhecidas desde a antiguidade, mas o primeiroA tentativa de criar um vidro semelhante ao utilizado nos instrumentos modernos pode ser atribuída ao século XVII. Então, o químico alemão Kunkel em uma de suas obras mencionou os ácidos fosfórico e bórico que compõem o componente de vidro. Ele também falou sobre coroa de borosilicato, que está perto de alguns materiais modernos sobre a composição. Isso pode ser chamado de primeira experiência bem-sucedida na produção de vidro, que possui certas propriedades ópticas e um grau suficiente de uniformidade física e química.

Na indústria

Fabricação de vidros ópticos em indústriaescala começou no início do século XIX. O suíço Gian e Fraunhofer introduziram um método relativamente estável de obter tal vidro em uma fábrica na Baviera. A chave para o sucesso foi a recepção da mistura por movimentos circulares de uma barra de argila verticalmente imersa em vidro. Como resultado, foi possível obter um vidro óptico de qualidade satisfatória, com diâmetro de até 250 mm.

Produção moderna

Na produção de vidros ópticos a coresaditivos são usados ​​com o conteúdo de cobre, selênio, ouro, prata e outros metais. Culinária ocorre a partir da carga. Ele é carregado em vasos resistentes ao fogo, que, por sua vez, são colocados em um forno de vidro. A composição da carga pode incluir até 40% de desperdício de vidro, um ponto importante é a conformidade da composição de casco e do copo de fermentação. O Glassmass durante a cozedura é continuamente misturado com uma lâmina de cerâmica ou platina. Assim, um estado homogêneo é alcançado.

Periodicamente, o banho é levado para uma amostra, de acordo comque controla a qualidade. Uma etapa importante do cozimento é a clarificação: na massa de vidro das substâncias clarificantes originalmente adicionadas à carga, uma quantidade significativa de gases é liberada. Bolhas grandes se formam, que se elevam rapidamente, capturando as bolhas menores que inevitavelmente se formam durante o processo de cozimento.

Em conclusão, os potes são retirados do forno, apósque lentamente esfriam. O resfriamento, atrasado por métodos especiais, pode durar até oito dias. Deve ser uniforme, caso contrário podem surgir tensões mecânicas na massa, que causam rachaduras.

Propriedades

O vidro óptico é o material para produçãolentes. Eles, por sua vez, são divididos em aparência em coleta e dispersão. Os coletores incluem uma lente biconvexa e uma convexa plana, bem como uma lente convexa-convexa, chamada de "menisco positivo".

O vidro óptico tem várias características:

• O índice de refração, determinado por duas linhas espectrais, que são chamadas de dupleto de sódio;
• dispersão média, pela qual se entende a diferença na refração das linhas vermelha e azul do espectro;
• coeficiente de dispersão - o número dado pela razão entre dispersão média e refração.

O vidro óptico colorido é usado para produzir filtros de absorção. Dependendo do material, três tipos principais de óculos ópticos são distinguidos:

• inorgânico;
• plexiglass (orgânico);
• mineral-orgânico.

A composição do vidro inorgânico inclui óxidos e fluoretos. O vidro ótico de quartzo também se refere ao inorgânico (fórmula química SiO₂). O quartzo tem uma leve refração e uma alta transmissão de luz, é caracterizado pela resistência ao calor. Uma ampla gama de transparência torna possível usá-lo em telecomunicações modernas (cabos de fibra óptica e assim por diante), também vidro de silicato é indispensável na fabricação de lentes ópticas, por exemplo, o quartzo é feito por lupa.

Baseado em silício

O vidro de silicato transparente pode seróptico e técnico. A óptica é feita por fusão do cristal de rocha, esta é a única maneira de obter uma estrutura completamente homogênea. Em óculos opacos, pequenas bolhas de gás dentro do material respondem à cor.

Além de vidro de quartzo baseado em silícioproduzido e chamado vidro de silício, que, apesar de uma base semelhante, tem outras propriedades ópticas. Os elementos de silício são capazes de refratar os raios X e passar a radiação infravermelha.

Vidro orgânico

O chamado plexiglas é feito com base emmaterial polimérico sintético. Este material transparente e duro refere-se a termoplásticos e é frequentemente utilizado como um substituto para o vidro de quartzo. Plexiglas é resistente a muitos fatores ambientais, como alta umidade e baixas temperaturas, mas é muito mais suave e, portanto, mais sensível aos efeitos mecânicos. Devido à sua suavidade, o vidro ótico orgânico é fácil de processar - pode ser "aproveitado" até mesmo pela ferramenta mais simples para cortar metal.

Este material é excelente para o processamento a laser, é fácil aplicar um padrão ou gravação. Como uma lente, reflete perfeitamente os raios infravermelhos, mas perde raios ultravioleta e raios-X.

Aplicação

Óculos ópticos são amplamente utilizados paraa fabricação de lentes, que, por sua vez, são usadas em muitos sistemas ópticos. Uma única lente de coleta é usada como uma lupa. Na tecnologia, as lentes são uma parte importante ou importante de sistemas como binóculos, visores ópticos, microscópios, teodolitos, telescópios e câmeras e equipamentos de vídeo.

Não menos importantes são os vidros ópticos para as necessidades deoftalmologia, porque sem eles é difícil ou impossível corrigir defeitos visuais (miopia, astigmatismo, hipermetropia, ruptura de acomodação e outras doenças). As lentes para óculos com dioptrias podem ser feitas de vidro de quartzo e de plástico de alta qualidade.

Astronomia

Os óculos ópticos são os mais importantes e os mais caroscomponente de qualquer telescópio. Muitos fãs se reúnem refratores, isso requer pouco, mas o mais importante - uma lente de vidro de bulbo liso.

No início do século XIX, a fabricação de umA poderosa lente astronômica, ou melhor, seu polimento, levou vários anos. Por exemplo, em 1982, o chefe da Universidade de Chicago, William Harper, dirigiu-se ao milionário Charles Yerkes com um pedido para financiar o observatório. Yerkes investiu cerca de trezentos mil dólares, e quarenta mil foram para comprar uma lente para o telescópio mais poderoso da época do planeta. O observatório foi nomeado em homenagem ao financista Yerkes, e até agora este refrator com um diâmetro de 102 cm é considerado o maior do mundo.

Telescópios de grande diâmetro são refletores, e um espelho é um elemento de captação de luz.

Existe outro tipo de lente usado comona astronomia, e na oftalmologia - um vidro com superfícies convexo-côncavas, que é chamado de menisco. Pode ser de dois tipos: espalhamento e coleta. No menisco dissecante, a parte extrema é mais espessa que a central, e na coleta mais fina é a parte central.