Optinen lasi on erityisesti valmistettu läpinäkyvä lasi, jota käytetään optisten instrumenttien osina. Se eroaa tavallisesta puhtaudesta ja lisääntyneestä läpinäkyvyydestä, tasaisuudesta ja värittömyydestä. Se myös normalisoi tiukasti dispersion ja taitevoiman. Tällaisten vaatimusten noudattaminen lisää tuotannon monimutkaisuutta ja kustannuksia.
Historia
Löydät monia esimerkkejä linssien päivittäisestä käytöstä, esimerkiksi suurennuslasi on tavallinen suurennuslasi - auttaa sinua luomaan pienen projektorin tavallisesta älypuhelimesta, mutta optiset lasit ovat ilmestyneet ei niin kauan sitten.
Linssit on tunnettu antiikista lähtien, mutta ensimmäinen vakava yritys luoda nykyaikaisissa laitteissa käytettävän k altaista lasia voidaan jäljittää 1600-luvulla. Joten saksalainen kemisti Kunkel mainitsi yhdessä teoksessaan fosfori- ja boorihapot, jotka ovat osa lasikomponenttia. Hän puhui myös borosilikaattikruunusta, joka on koostumukseltaan lähellä joitain moderneja materiaaleja. Tätä voidaan kutsua ensimmäiseksi onnistuneeksi kokemukseksi lasin valmistuksessa, jolla on tietyt optiset ominaisuudet ja riittävä tasofysikaalinen ja kemiallinen homogeenisuus.
Teollisuudessa
Optisten lasien valmistus teollisessa mittakaavassa alkoi 1800-luvun alussa. Sveitsin Gian esitteli yhdessä Fraunhoferin kanssa suhteellisen vakaan menetelmän tällaisen lasin valmistamiseksi yhdessä Baijerin tehtaista. Menestyksen avain oli tekniikka, jossa sulatetta sekoitettiin pystysuoraan lasiin upotetun savitangon ympyräliikkeillä. Tuloksena oli mahdollista saada laadultaan tyydyttävä optinen lasi, jonka halkaisija oli jopa 250 mm.
Moderni tuotanto
Värillisten optisten lasien valmistuksessa käytetään kuparia, seleeniä, kultaa, hopeaa ja muita metalleja sisältävien aineiden lisäaineita. Ruoanlaitto tulee maksusta. Se ladataan tulenkestäviin astioihin, jotka puolestaan asetetaan lasiuuniin. Panoksen koostumus voi sisältää jopa 40 % lasijätettä, tärkeä asia on lasimurskan ja sulatuslasin koostumuksen noudattaminen. Lasimassaa sekoitetaan kypsennyksen aikana jatkuvasti keraamisesta tai platinasta valmistetulla lastalla. Tällä tavalla saavutetaan yhtenäinen tila.
Ajoittain sulate otetaan näytteeksi, joka ohjaa laatua. Tärkeä sulatuksen vaihe on selkeytys: lasimassassa alkaa merkittävän määrän kaasujen vapautuminen seokseen alun perin lisätyistä kirkastusaineista. Suuret kuplat muodostuvat ja nousevat nopeasti kiinni pienemmät kuplat, joita väistämättä muodostuu haudutusprosessin aikana.
Lopuksi kattilat otetaan pois uunista, minkä jälkeenjäähtyä hitaasti. Erikoistekniikoilla hidastettu jäähtyminen voi kestää jopa kahdeksan päivää. Sen on oltava tasainen, muuten massaan voi muodostua mekaanisia jännityksiä, jotka aiheuttavat halkeamia.
Ominaisuudet
Optinen lasi on materiaali linssien valmistukseen. Ne puolestaan on jaettu tyypeittäin kerääviin ja hajottaviin. Keräilylinssejä ovat kaksoiskuperat ja tasokuperit linssit sekä koverat-kuperat linssit, joita kutsutaan "positiiviseksi meniskiksi".
Optisella lasilla on useita ominaisuuksia:
- taitekerroin määräytyy kahdella spektriviivalla, joita kutsutaan natriumdubletiksi;
- keskimääräinen dispersio, joka ymmärretään erona spektrin punaisten ja sinisten viivojen taittumisen välillä;
- dispersiokerroin - keskimääräisen dispersion ja taitekertoimen antama luku.
Värillistä optista lasia käytetään absorptiosuodattimien valmistukseen. Materiaalista riippuen optisia laseja on kolme päätyyppiä:
- epäorgaaninen;
- pleksilasi (orgaaninen);
- mineraali-orgaaninen.
Epäorgaaninen lasi sisältää oksideja ja fluorideja. Kvartsioptinen lasi kuuluu myös epäorgaaniseen (kemiallinen kaava SiO2). Kvartsilla on alhainen taittuminen ja korkea valonläpäisy, sille on ominaista lämmönkestävyys. Laaja valikoima läpinäkyvyyttä mahdollistaa sen käytön nykyaikaisessatietoliikenne (optiset kuitukaapelit jne.), myös silikaattilasi on välttämätön optisten linssien valmistuksessa, esim. suurennuslasi valmistetaan kvartsista.
Piiin perustuva
Läpinäkyvä silikaattilasi voi olla sekä optista että teknistä. Optinen valmistetaan sulattamalla vuorikidettä, vain tällä tavalla saadaan täysin homogeeninen rakenne. Läpinäkymättömässä lasissa materiaalin sisällä olevat pienet kaasukuplat ovat vastuussa väristä.
Piipohjaisen kvartsilasin lisäksi valmistetaan myös ns. piilasia, jolla on samanlaisesta pohjasta huolimatta erilaiset optiset ominaisuudet. Piisolut pystyvät taittamaan röntgensäteitä ja lähettämään infrapunasäteilyä.
Orgaaninen lasi
Ns. pleksilasi on valmistettu synteettisestä polymeerimateriaalista. Tämä läpinäkyvä ja kova materiaali kuuluu kestomuoveihin ja sitä käytetään usein kvartsilasin korvikkeena. Pleksilasi kestää monia ympäristötekijöitä, kuten korkeaa kosteutta ja alhaisia lämpötiloja, mutta se on paljon pehmeämpi ja siksi herkempi mekaaniselle rasitukselle. Pehmeyden ansiosta orgaaninen optinen lasi on helppo työstää - yksinkertaisinkin metallinleikkaustyökalu "vetää" sen.
Tämä materiaali sopii erinomaisesti laserkäsittelyyn ja on helppo kuvioita tai kaivertaa. Linssinä se heijastaa täydellisesti infrapunasäteitä, muttasiirtää ultravioletti- ja röntgensäteitä.
Hakemus
Optisia laseja käytetään laaj alti linssien valmistukseen, joita puolestaan käytetään monissa optisissa järjestelmissä. Yksittäistä suppenevaa linssiä käytetään suurennuslasina. Tekniikassa linssit ovat tärkeä tai pääosa sellaisissa järjestelmissä kuin kiikarit, optiset tähtäimet, mikroskoopit, teodoliitit, teleskoopit sekä kamerat ja videolaitteet.
Optiset lasit ovat yhtä tärkeitä silmälääketieteen tarpeisiin, koska ilman niitä on vaikeaa tai mahdotonta korjata näköhäiriöitä (likinäköisyys, astigmatismi, kaukonäköisyys, akkomodaatiohäiriöt ja muut sairaudet). Diopteriset silmälasilinssit voidaan valmistaa sekä kvartsilasista että korkealaatuisesta muovista.
Astronomia
Optiset lasit ovat kaikkien kaukoputkien tärkeä ja kallein komponentti. Monet harrastajat kokoavat itse refraktorinsa, se vaatii vähän, mutta tärkeintä on tasokupera lasilinssi.
Toisen vuosisadan alussa yhden tehokkaan tähtitieteellisen linssin valmistaminen tai pikemminkin sen kiillottaminen kesti useita vuosia. Esimerkiksi Chicagon yliopiston johtaja William Harper kääntyi vuonna 1982 miljonääri Charles Yerkesin puoleen ja pyysi rahoittamaan observatoriota. Yerkes sijoitti siihen noin kolmesataa tuhatta dollaria, ja neljäkymmentä tuhatta käytettiin linssin ostamiseen planeetan tuolloin tehokkaimpaan kaukoputkeen. Observatorio on nimetty rahoittaja Yerkesin mukaan, ja tähän asti tämä refraktori, jonka linssin halkaisija on 102cm pidetään maailman suurimpana.
Halkaisij altaan suuret teleskoopit ovat heijastimia, joissa peili on valoa keräävä elementti.
Sekä tähtitieteessä että oftalmologiassa käytetään toisen tyyppistä linssiä - lasia, jossa on kupera-kovera pinta, jota kutsutaan meniskiksi. Se voi olla kahta tyyppiä: sirottava ja keräävä. Sirottavassa meniskissä äärimmäinen osa on paksumpi kuin keskimmäinen ja keräävässä meniskissä keskiosa on ohuempi.
