Tính chất và ứng dụng của kính quang học Tính chất quang học của kính

Và các oxit khác. Thủy tinh quang học được sử dụng để sản xuất thấu kính, lăng kính, cuvet, v.v. Kính quang học đặc biệt được chế tạo dựa trên một nhóm vật liệu gốm trong suốt vô cơ, bột nano oxit, thủy tinh hữu cơ, khoáng-hữu cơ và các vật liệu khác. Một số giống nhất định được đặc trưng bởi độ trong suốt có chọn lọc đối với các tia khác nhau của phần nhìn thấy và vô hình của quang phổ ánh sáng, độ trong suốt đặc biệt và các tính chất đặc biệt khác (ví dụ: độ cứng, độ đàn hồi, khả năng tương thích sinh học khác nhau). Các yêu cầu đặc biệt được đặt ra đối với kính để sản xuất kính áp tròng, kính quang học silicon, apochromat, thấu kính dùng cho tia hồng ngoại, tia X, v.v.

Hình thành ngành công nghiệp đặc biệt - sản xuất kính quang học

Thiết bị và công nghệ đặc biệt được sử dụng để xử lý kính quang học. Do độc quyền yêu cầu cao yêu cầu về chất lượng hình ảnh, mở rộng phạm vi ứng dụng thiết bị quang học, cần phải sản xuất nhiều loại kính đặc biệt, khác nhau về tính chất và thành phần. Thủy tinh quang học, không giống như thủy tinh thông thường, phải có độ trong suốt, độ tinh khiết, tính đồng nhất đặc biệt cao, chỉ số khúc xạ nhất định và trong các trường hợp cần thiết, độ trong suốt có chọn lọc đối với các phổ bước sóng nhất định (ví dụ: trong các thiết bị nhìn đêm - độ trong suốt đối với bức xạ hồng ngoại, trong các bộ lọc , lớp phủ trong apochromat, v.v.). Việc thực hiện các yêu cầu này làm thay đổi đáng kể thành phần hóa học của nó, áp dụng công nghệ sản xuất và xử lý kính quang học tiên tiến, cho phép sản xuất chúng. Thành phần của kính quang học dựa trên quang học vật liệu vô cơ như oxit silic (SiO 2), soda, axit boric, muối bari, oxit chì, florua, oxit germani, vật liệu - vật liệu hữu cơ quang học polymetyl methacrylat(PMMA), kính quang học hữu cơ khoáng, cho phép cải thiện khả năng quang học của hệ thống quang học với các đặc tính mới bổ sung.

Các loại kính quang học

Kính quang học được chia thành:

Thủy tinh làm từ vật liệu vô cơ (Inorganic glass);

Thủy tinh làm từ vật liệu hữu cơ (Organic glass);

Kính làm từ vật liệu khoáng-hữu cơ (Kính khoáng-hữu cơ).

Kính quang học làm từ vật liệu vô cơ

Thủy tinh thạch anh

Thấu kính làm từ thủy tinh thạch anh quang học có một số tính chất quang học bổ sung cần thiết cho các hệ thống quang học đặc biệt, chính xác, so với nhóm thấu kính chính làm từ thủy tinh thạch anh tự nhiên được sử dụng trong khu vực quang phổ nhìn thấy được nhẹ nhàng và khác biệt:

Chỉ số khúc xạ thấp nhất trong số các loại kính dựa trên SiO 2 ( nD= 1.4584) và độ truyền ánh sáng cao nhất, đặc biệt đối với tia cực tím.

Độ ổn định nhiệt cao, hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính nhỏ hơn 1·10 -6 K -1 (trong khoảng nhiệt độ từ 20 đến 1400°C).

Nhiệt độ làm mềm của thủy tinh thạch anh là 1400°C.

Là chất điện môi tốt - độ dẫn điện ở 20 °C là 10 −14 - 10 −16 Ohm -1 m -1, tiếp tuyến tổn thất điện môi ở nhiệt độ 20 °C và tần số 10 6 Hz là 0,0025-0,0006.

Kính silicon

Hiện nay có nhiều loại kính được sử dụng trong sản xuất công nghệ hiện đại tiếp nhận và xử lý. Việc sử dụng các công cụ mài mòn mới, bao gồm các công cụ kim cương, các loại bột nhão đặc biệt để mài, siêu hoàn thiện và đánh bóng đã giúp thiết lập việc sản xuất kính quang học cứng và siêu cứng, kết hợp đẳng hướng cực cao, độ phân tán thấp với hầu hết các loại kính quang học cứng và siêu cứng. giá trị cao chiết suất (ví dụ kính, thấu kính, gương làm bằng silicon, trong dải bước sóng 1-7 micron có chiết suất n D = 3,49!, đã chế tạo được thấu kính parabol làm bằng silicon có khả năng khúc xạ và hội tụ tia X - Quang học các nguyên tố làm bằng silicon).

Kính quang học làm bằng silicon có :

đẳng hướng cực cao;

độ phân tán thấp;

lớn nhất với giá trị tuyệt đối chiết suất n D =3,49!;

trong suốt ở vùng IR thang đo 2 mm - 760 nm sóng điện từ;

khả năng chống hoạt động trong vùng bức xạ X;

khả năng giữ lại các đặc tính và đặc tính của nó trong một thời gian dài khi có thể tiếp xúc yếu tố bên ngoài(cơ học, khí hậu, bức xạ, hóa học, vi khuẩn, v.v.);

mật độ cao = 2,33 g/cm3.

tương thích sinh học cho sử dụng y tế (thủy tinh sinh học).

Thủy tinh làm từ germanium

Germanium ở dạng GeO 2 dioxide được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các thiết bị quang học như thấu kính, vật kính, v.v., dùng trong ngành quang học.

Tính chất của kính quang học GeO 2

Chiết suất n=1,7;

Ngoài ra, độ trong suốt cao đối với tia sáng hồng ngoại;

Độ phân tán thấp;

Độ cứng cao.

Điều này làm cho nó hữu ích như một vật liệu quang học để sản xuất thấu kính góc rộng và sử dụng thấu kính trong kính hiển vi quang học.

Các chế phẩm dựa trên silicon dioxide và germanium dioxide (“thạch anh-germanium”) được sử dụng làm vật liệu quang học cho sợi quang trong ống dẫn sóng quang.

Liều lượng chính xác của tạp chất germanium dioxide với các nguyên tố thạch anh, thành phần silicon, v.v. khi chuẩn bị điện tích cho nấu chảy thủy tinh cho phép bạn kiểm soát và điều chỉnh chính xác giá trị chiết suất của thấu kính. Ví dụ, thủy tinh làm từ thạch anh-gecmani có độ nhớt thấp hơn và chỉ số khúc xạ cao hơn thủy tinh làm từ thạch anh nguyên chất.

Trong sản xuất sợi quang, Germanium hiện đang thay thế titan làm chất khử thạch anh cho sợi silica, loại bỏ nhu cầu xử lý sau nhiệt khiến sợi trở nên giòn.

tình huống kính quang học

Kính quang học bằng thủy tinh-gốm được sản xuất trên cơ sở kính thuộc hệ thống Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 với các chất phụ gia nhạy sáng (hợp chất Au, Ag, Cu), dưới tác dụng của bức xạ UV và hơn thế nữa xử lý nhiệt của thủy tinh, góp phần hình thành cấu trúc với pha tinh thể mịn trong quá trình nấu chảy thủy tinh do kết tinh chọn lọc. Nhờ đó, người ta đã thu được vật liệu quang học bằng gốm thủy tinh, có nhiều đặc tính của vật liệu thủy tinh. Họ tìm thấy ứng dụng trong vi điện tử, quang học, tên lửa và công nghệ vũ trụ, in làm vật liệu cảm quang (ví dụ để sản xuất bảng mạch in quang học, làm bộ lọc ánh sáng), xây dựng, v.v.

Chất liệu gốm trong suốt

Ống kính gốm trong suốt- vật liệu gốm mờ thu được trên cơ sở bột nano dựa trên bột nano, được hình thành với sự đối xứng bậc ba của sự sắp xếp nguyên tử và ranh giới giữa các tinh thể trong quá trình ép ở nhiệt độ cao với mật độ gần với các tinh thể đơn của các hợp chất này và có sự tán xạ tối thiểu của các tia sáng truyền qua , độ trong suốt cao trong vùng sóng điện từ ngắn và có độ dài khác, độ cứng, độ phân tán, có chiết suất n = 2,08 (CASIO EXILIM EX-S100 và CASIO EXILIM EX-S500) .

Kính silicat soda quang học

Thủy tinh soda-silicat quang học thường được gọi là vương miện. Thủy tinh được làm bằng việc bổ sung photpho anhydrit được gọi là vương miện phốt pho, anhydrit boric được gọi là vương miện borosilicate, v.v. Thủy tinh quang học có chứa chì được gọi là đá lửa; khi hàm lượng của nó lên tới 50% - đá lửa nhẹ và trên 50% - đá lửa nặng. Đá lửa có chỉ số khúc xạ cao hơn vương miện.

Hai loại kính này phổ biến nhất trong sản xuất các thiết bị quang học, ví dụ như thấu kính để giảm quang sai màu, hoạt động trong dải bước sóng của phổ ánh sáng khả kiến. Thấu kính dương (ở giữa dày hơn ở rìa) được làm bằng vương miện, thấu kính âm được làm bằng đá lửa. Khi phát triển một thiết bị quang học, một loại kính quang học cụ thể được chọn cho từng ống kính theo danh mục của nhà sản xuất. Hình vẽ thể hiện sơ đồ Abbe cho các loại thủy tinh phổ biến nhất, trong tọa độ sự phụ thuộc của chiết suất (nD) vào hệ số. tán sắc ánh sáng (vD). Xem thêm sơ đồ Abbe nd (Vd) - Schott 2000 từ LOMO.

Bảng các đặc điểm chính của kính quang học

Sản xuất kính quang học vô cơ

Để thu được thủy tinh màu, các chất có chứa đồng, vàng, selen, v.v. được thêm vào thành phần của thủy tinh trắng trong quá trình nấu.

Kính quang học được nấu chảy từ một mẻ trong các chậu chịu lửa đặc biệt đặt trong lò nung thủy tinh. Mẻ có thể chứa tới 40% cá vụn có thành phần tương tự như thủy tinh được đun sôi. Quá trình nấu kéo dài khoảng 24 giờ. Việc sưởi ấm thường được thực hiện bằng cách sử dụng đầu đốt hydro và nhiệt độ trong lò đạt tới 1500 ° C. Trong quá trình nấu chảy, thủy tinh tan chảy được khuấy liên tục bằng máy khuấy gốm để đạt được trạng thái đồng nhất và mẫu được lấy nhiều lần để kiểm soát chất lượng. Một trong những giai đoạn nấu ăn là làm rõ. Ở giai đoạn này, một lượng lớn khí được giải phóng trong khối thủy tinh từ các chất làm sạch được thêm vào điện tích. Các bong bóng lớn hình thành nhanh chóng nổi lên trên bề mặt, thu giữ những bong bóng nhỏ hơn trên đường đi, trong mọi trường hợp, chúng được hình thành trong quá trình nấu. Sau khi nấu chảy thủy tinh xong, nồi được lấy ra khỏi lò và được làm nguội chậm, kéo dài 6-8 ngày. Do khối lượng nguội đi không đồng đều, sức căng hình thành trong đó khiến kính bị nứt thành nhiều mảnh.

Sau khi làm mát, các mảnh thủy tinh được phân loại theo kích thước và chất lượng, sau đó những mảnh phù hợp sẽ được gửi đi xử lý tiếp. Để giảm thời gian gia công, các bộ phận quang học được chế tạo không phải từ những mảnh thủy tinh thông thường thu được sau khi nấu chảy mà từ những viên gạch hoặc phôi ép đặc biệt. Để tránh lực căng do khối lượng nguội không đều, các phôi thu được theo cách này được nung nóng đến 500 ° C và sau đó được làm nguội cực kỳ chậm trong lò điện, gọi là ủ. Nếu nhiệt độ giảm mạnh, lực căng sẽ xuất hiện trong kính, dẫn đến dị hướng. ( Bất đẳng hướng(từ tiếng Hy Lạp ánisos - không đồng đều và tróros - hướng) - sự khác biệt về tính chất vật lý (hóa học) của môi trường (ví dụ: độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, v.v.) theo các hướng khác nhau trong môi trường này. Nguyên nhân của tính dị hướng là do sự sắp xếp có trật tự của các nguyên tử, phân tử hoặc ion, lực tương tác giữa chúng và khoảng cách giữa các nguyên tử là không bằng nhau theo các hướng khác nhau). Nó cũng có thể hình thành con ruồi thứ cấp .

Sau khi ủ, phôi thu được được kiểm tra bằng các thiết bị kiểm soát chất lượng quang học và lập bản đồ khuyết tật, cho biết kích thước, vị trí và tính chất của các khuyết tật thủy tinh.

Gia công thủy tinh vô cơ quang học

Thông thường, được hướng dẫn bởi bản đồ khuyết tật, phôi được cắt bằng cưa kim cương thành các hình chữ nhật nhỏ hơn hoặc hình trụ được cắt ra khỏi nó bằng cưa tròn. Họ cố gắng tạo cho các khoảng trống thu được có hình dạng gần nhất có thể với hình dạng của sản phẩm quang học trong tương lai với một lề nhỏ. Ngoài ra, khá thường xuyên, các phôi hình chữ nhật được nung nóng đến trạng thái biến dạng dẻo và bằng cách ép, các sản phẩm có hình dạng gần với hình dạng cần thiết sẽ thu được từ chúng. Sau đó, những khoảng trống này được cố định thành khối (thường làm bằng thạch cao) và đánh bóng. Chà nhám bao gồm nhiều giai đoạn; Ở mỗi lần tiếp theo, các hạt mài mòn ngày càng mịn hơn được sử dụng. Sau mỗi công đoạn mài, kính được rửa sạch. Sau khi kính được đánh bóng, hình dạng của nó được kiểm soát và sau đó phôi được đánh bóng. Đánh bóng kính tốn nhiều thời gian quá trình vật lý và hóa học, kéo dài tới 3 ngày. Sau khi đánh bóng, bề mặt làm việc hoàn thiện của sản phẩm thu được, sẵn sàng để sử dụng. Bề mặt này được bảo vệ, phôi được lấy ra khỏi khối và khối được lắp ráp lại, nhưng phôi được gắn chặt với mặt còn lại hướng lên trên và các bề mặt làm việc khác cũng được mài và đánh bóng tương tự.

Khiếm khuyết trong thủy tinh vô cơ quang học

Kính quang học phải tuân theo các yêu cầu ngày càng tăng về tính đồng nhất và đẳng hướng. Khuyết tật kính (Kính khuyết tật - tên kỹ thuật khuyết tật thủy tinh vi phạm tính đồng nhất và đẳng hướng của nó. Đặc biệt chú ýưu tiên loại bỏ các khuyết tật của kính trong sản xuất kính quang học; trong khi trong quá trình sản xuất kính dày và kính nghệ thuật nói chung, bong bóng, tạp chất và các chất không đồng nhất khác có thể tạo ra các hiệu ứng quang học đặc biệt) phát sinh trong điều kiện sản xuất thủy tinh thực tế (nóng chảy) do thời gian thiết lập trạng thái cân bằng trong khối thủy tinh có hạn, cũng vậy làm mát nhanh vân vân.

Thủy tinh dành cho các thành phần quang học quan trọng đòi hỏi nguyên liệu thô nguyên chất và kỹ thuật nấu chảy và làm mát đặc biệt. Vì vậy, kính cho khoảng trống gương lớn nhất Kính viễn vọng quang học được làm mát trong nhiều tháng để giảm bớt căng thẳng bên trong.

Kính quang học làm từ vật liệu hữu cơ

Thủy tinh hữu cơ quang học (plexiglass) là một vật liệu cứng, giòn, hoàn toàn vô định hình, được đặc trưng bởi sự hình thành của nó trong những điều kiện nhất định trong quá trình siêu lạnh của vật liệu nóng chảy polymetyl methacrylat(PMMA) (polyme tổng hợp methyl methacrylate). Tấm mica quang học (PMMA) thường được sử dụng thay thế cho kính quang học silicat vì Nó:

Chống lại ảnh hưởng bên ngoài(độ ẩm, lạnh, v.v.);

Mềm hơn kính thông thường và dễ bị trầy xước (thiếu sót này có thể được khắc phục bằng cách phủ lớp phủ chống trầy xước);

Dễ dàng gia công với các dụng cụ cắt kim loại thông thường;

Dễ dàng cắt laser và thuận tiện cho việc khắc;

Độ trong suốt tốt và truyền tia cực tím và bức xạ tia X, đồng thời phản ánh tia hồng ngoại; khả năng truyền ánh sáng của tấm mica thấp hơn một chút (92-93% so với 99% đối với các loại thủy tinh silicat tốt nhất);

Khả năng kháng cồn, axeton và benzen thấp;

Plexiglas là vật liệu quang học;

Chất liệu không bị vỡ vụn (an toàn và sử dụng được trong mọi loại hình vận tải (đặc biệt là trong chế tạo máy bay);

Dễ dàng tạo hình khi đun nóng;

Chất liệu chống thấm;

Trung tính với tia sáng, điều kiện thời tiết, ảnh hưởng của xăng, dầu hàng không.

Có hai loại tấm mica - đúc và ép đùn.

Kính quang học làm từ vật liệu khoáng hữu cơ

Kính áp tròng hiện được làm từ vật liệu đàn hồi có khả năng duy trì độc lập độ cong cần thiết.

Cái gọi là mềm mại Tròng kính bao gồm các vật liệu hữu cơ silicone hydrogel đặc biệt, nhờ sự kết hợp giữa đặc tính ưa nước và tính thấm oxy cao, có thể được sử dụng liên tục trong 30 ngày suốt ngày đêm.

Theo quy định, vật liệu thấu kính được làm trong suốt hoặc có màu hơi nhạt (để dễ tìm thấy thấu kính rơi, thực tế không nhìn thấy được trong không khí và đặc biệt là trong môi trường nước). Tuy nhiên, có nhiều loại thấu kính trong đó phần trung tâm có màu. màu sắc khác nhau hoặc kết hợp màu sắc. Điều này cho phép bạn thay đổi màu mắt hoặc biến nó thành một màu hoàn toàn khác thường không có trong tự nhiên (và thậm chí áp dụng một thiết kế). Kính áp tròng có hoa văn thường không có công suất quang học và được sử dụng cho mục đích giải trí.

Ống kính có thể được đánh dấu bằng các dấu hiệu chỉ ra mặt trước và đôi khi là đặc tính quang học của nó.

Tính chất quang học của thủy tinh. Kính quang học

Đối với chúng tôi, từ “thủy tinh” không được coi là một thứ gì đó bị đóng băng hoặc thiêu kết. Đối với chúng tôi nó đã trở thành đồng nghĩa với từ “ánh sáng”. Nghĩa là, ngay cả ở cấp độ tiềm thức, chúng ta vẫn đánh giá được các đặc tính quang học của nó. Để những điều nàycác đặc tính bao gồm: sự phản xạ ánh sáng và khúc xạ của nó, độ trong mờ và sự hấp thụ ánh sáng, cũng như sự phân tán và phân hủy.

Khái niệm về tính chất quang của thủy tinh

Qua cửa sổ, chúng ta nhìn thấy mọi thứ trên đường phố và đặc tính truyền tia sáng này được gọi là độ trong mờ của kính. Tuy nhiên, khi rời khỏi căn phòng trên đường, chúng tôi nhận thấy màu sắc ở đó sáng hơn và các sắc thái khác nhau. Hóa ra một phần ánh sáng không tới được và bị mất đi trên đường đi. Ở đâu?

Tại sao chúng ta lại quên mất những “chú thỏ” đầy nắng, về những ô cửa sổ rực sáng lúc hoàng hôn? Một phần ánh sáng bị phản xạ mà không đi vào kính. Đây là hiện tượng phổ biến khi các tia quang học bị phản xạ tại ranh giới của hai môi trường (trong trường hợp của chúng ta là không khí và thủy tinh). Với góc tới vuông góc hoàn toàn, một số tia quay trở lại khi rơi theo một góc, gọi là “góc tới” của trường. bằng góc phản ánh".

Khi ở bên trong thủy tinh, chùm ánh sáng bị khúc xạ (hãy nhớ hướng của một miếng que nhúng trong nước thay đổi một cách rõ ràng trong nước như thế nào). Đúng, độ dày của kính cửa sổ nhỏ nên thực tế chúng ta không nhận thấy sự khúc xạ. Mật độ của thủy tinh càng cao thì khúc xạ càng lớn. Nghĩa là, thủy tinh pha lê và thạch anh có độ khúc xạ lớn hơn kính cửa sổ thông thường.

Tuy nhiên, nếu bạn lấy tất cả ánh sáng rơi vào kính là 100%, thì tổng hợp ánh sáng phản xạ và khúc xạ, hóa ra bạn chỉ nhận được khoảng 88-91% chứ không phải một trăm. Phần quan trọng của các tia tới đã đi đâu? Và chúng đã bị thủy tinh hấp thụ. Trong thủy tinh luôn có tạp chất, mỗi tạp chất đều có màu sắc riêng. Chúng hấp thụ có chọn lọc các tia có bước sóng nhất định và đây là sự mất mát.

Bạn có nhận thấy chao đèn và đèn mờ làm cho ánh sáng dịu hơn không? Thực tế là chùm ánh sáng truyền theo đường thẳng. Vì vậy, ánh sáng cường độ cao sẽ gây khó chịu cho mắt chúng ta. Nếu các tia này phân tán theo các hướng khác nhau thì cường độ chiếu sáng sẽ như nhau nhưng mềm mại.

Ánh sáng không bị phân hủy bởi kính cửa sổ; Nếu chúng ta nhìn thấy màu sắc cầu vồng trên kính thì nó không đồng nhất, nghĩa là nó bị lỗi. Chúng ta chỉ có thể quan sát quang phổ trên kính bình thường trên các mặt của nó.

Kính quang học

Loại này bao gồm thủy tinh được làm từ các thành phần đặc biệt và được sử dụng trong các dụng cụ quang học. Rõ ràng là nó phải khác với kính cửa sổ thông thường ở độ trong suốt, độ tinh khiết, tính đồng nhất và không màu. Đối với họ, họ phải được duy trì được thành lập theo yêu cầu chiết suất và độ tán sắc (sự phân hủy). Đây là những đặc điểm bắt buộc chính đối với từng loại kính quang học cụ thể;

Các thành phần chính của kính quang học: silica, axit boric, soda, muối bari và muối florua, axit boric và oxit chì. Thành phần xác định tính chất của chúng và chia chúng thành hai loại: mão răng và đá lửa. Vương miện là thủy tinh natri silicat và được đặc trưng bởi chỉ số khúc xạ thấp và độ phân tán cao. Thủy tinh chứa chì được gọi là đá lửa. Chúng được đặc trưng bởi chỉ số khúc xạ cao và hệ số phân tán thấp.

Đã có những loại kính quang học mới không phải là silicat. Chúng có gốc florua, phốt phát hoặc borat. Ưu điểm của những chiếc kính như vậy là chúng ít gây chú ý hơn nhận xét giữa khúc xạ và tán sắc, nghĩa là, các đặc tính như khúc xạ thấp với độ tán sắc thấp có thể được truyền đạt.

Tìm hiểu thêm về kính và các sản phẩm kính:

, phương sai trung bình Và hệ số phân tán. Trong một số trường hợp, nó được sử dụng để mô tả kính quang học. phương sai một phần và họ hàng phương sai một phần.

chỉ số khúc xạ

Khiếm khuyết công nghệ

Các khiếm khuyết về công nghệ trong kính quang học bao gồm đá, bong bóng, ruồi, sương mù, vệt và lực căng.

Đá là những hạt nhỏ, mờ đục tách ra khỏi nồi trong quá trình nấu chảy thủy tinh, hoặc những hạt tích điện không tan chảy. Một số lượng nhỏ và kích thước nhỏ của các viên đá nếu không nằm trong hoặc gần mặt phẳng tiêu cự sẽ không ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh vì chúng chỉ chặn một phần nhỏ ánh sáng truyền qua kính.
bong bóngđược hình thành trong quá trình nấu chảy thủy tinh do sự giải phóng khí từ các bộ phận cấu thành của điện tích tham gia vào phản ứng. Hầu như không thể tránh khỏi trong sản xuất thủy tinh. Các bong bóng gây ra sự tán xạ ánh sáng và làm mất đi một số độ sáng của hình ảnh, vì các tia sáng khúc xạ trên bề mặt của bong bóng ở các góc lớn hơn đáng kể so với phần còn lại của vùng thấu kính, gần như bị hấp thụ hoàn toàn bởi các bề mặt bên trong của máy ảnh và khung ống kính.
Midgeđại diện cho cụm lớn trong khối thủy tinh có những bong bóng nhỏ chiếm một phần đáng kể thể tích của nó. Midge gây tán xạ số lượng lớnánh sáng truyền qua kính.
Dymki có hình dạng như mạng nhện hoặc đám mây gợn sóng nhẹ trong môi trường kính. Chúng xảy ra chủ yếu từ quá trình thiêu kết các nếp gấp hình thành trong quá trình ép, cũng như từ quá trình thiêu kết các vết nứt không được chú ý trước đó.
Sviliđược quan sát thấy trong khối thủy tinh ở dạng sọc hoặc sợi trong suốt do chiết suất của khối thủy tinh không bằng nhau. So sánh với một giọt dung dịch đường bão hòa cho vào cốc nước có thể cho biết lượng đường. Khi hòa tan, một giọt dung dịch sẽ tạo thành vết hằn rõ ràng trong nước dưới dạng các sọc và sợi lượn sóng.
Điện áp phát sinh do tính không đồng nhất của thủy tinh, thường là do nó được làm mát không đều trong quá trình sản xuất. Về mặt máy móc trạng thái căng thẳng thủy tinh gây ra hiện tượng gọi là lưỡng chiết. Trong điều kiện bình thường, hiện tượng lưỡng chiết không thể nhìn thấy được bằng mắt và được xác định bằng cách kiểm tra kính bằng thiết bị đặc biệt- kính phân cực. Trực tiếp trong các bộ phận quang học, ứng suất (và hiện tượng lưỡng chiết tương ứng) có thể phát sinh dưới ảnh hưởng của khối lượng riêng của bộ phận đó hoặc áp lực lên kính khi cố định nó vào khung.

Danh mục và lớp chất lượng đã được thiết lập cho kính quang học (GOST 23136-93). Nghĩa là, toàn bộ phạm vi khuyết tật được chia thành các phạm vi (theo số lượng, kích thước, hình dạng) trong đó phải bao gồm các nhãn hiệu thủy tinh. Đối với kính quang học không màu, có tiêu chuẩn GOST 3514-94 (trước đây là GOST 3514-76). Đối với kính quang học màu - GOST 9411-91 (trước đây là GOST 9411-76).

Vì kính quang học được sản xuất cho các mục đích cụ thể nên không chỉ sự hiện diện của các khuyết tật được tiêu chuẩn hóa mà còn cả độ lệch của các chỉ báo quang học so với định mức. Việc lựa chọn kính cho nhu cầu của bạn sẽ dễ dàng hơn nếu bạn xác định trước các tiêu chí chất lượng.

Xử lý

Thông thường, được hướng dẫn bởi bản đồ khuyết tật, phôi được cắt bằng cưa kim cương thành các hình chữ nhật nhỏ hơn hoặc hình trụ được cắt ra khỏi nó bằng cưa tròn. Họ cố gắng tạo cho các khoảng trống thu được có hình dạng gần nhất có thể với hình dạng của sản phẩm quang học trong tương lai với một lề nhỏ. Ngoài ra, khá thường xuyên, các phôi hình chữ nhật được nung nóng đến trạng thái biến dạng dẻo và bằng cách ép, các sản phẩm có hình dạng gần với hình dạng cần thiết sẽ thu được từ chúng. Những khoảng trống này sau đó được cố định thành khối (thường làm bằng thạch cao) và đánh bóng. Chà nhám bao gồm nhiều giai đoạn; Ở mỗi lần tiếp theo, các hạt mài mòn ngày càng mịn hơn được sử dụng. Sau mỗi công đoạn mài, kính được rửa sạch. Sau khi mài kính, phôi được đánh bóng và sau đó hình dạng (hình) của nó được kiểm soát. Đánh bóng kính là một quá trình vật lý và hóa học lâu dài, kéo dài tới 3 ngày. Sau khi đánh bóng, bề mặt làm việc hoàn thiện của sản phẩm thu được, sẵn sàng để sử dụng. Bề mặt này được bảo vệ, phôi được lấy ra khỏi khối và khối được lắp ráp lại, nhưng phôi được gắn chặt với mặt còn lại hướng lên trên và các bề mặt làm việc khác cũng được mài và đánh bóng tương tự.

Lớp phủ quang học

Sau khi đánh bóng, chất lượng bề mặt kính được theo dõi và sau đó, để cải thiện các đặc tính của sản phẩm, quang học có thể được làm rõ bằng cách dán các màng mỏng trong suốt, thường là chất điện môi. Những màng này cải thiện các đặc tính quang học và có thể cải thiện các đặc tính cơ học, ví dụ như bảo vệ kính khỏi bị đóng cặn khi tiếp xúc với không khí ẩm trong thời gian dài.

Câu chuyện

Một trong những nỗ lực nghiêm túc đầu tiên để thu được thủy tinh quang học, tức là thủy tinh có đủ tính đồng nhất hóa học và vật lý và có các đặc tính quang học cụ thể, có thể là do thế kỷ XVII. Do đó, công trình của nhà hóa học người Đức Johannes Kunckel “Ars vitraria Experimentis” (1689) đề cập đến axit boric và photphoric là thành phần của thủy tinh, và vương miện borosilicate, có thành phần tương tự như một số loại hiện đại. Năm 1663, bằng sáng chế của người Anh Tilson đề cập đến việc đưa oxit chì vào “thủy tinh đá lửa”, và vào thế kỷ 18, loại kính này bắt đầu được sử dụng để sản xuất thấu kính tiêu sắc, đầu tiên là bởi Chester Moore Hall (1729), và sau đó , với thành công lớn hơn, của Peter Dollond (1758).

Sự khởi đầu sản xuất công nghiệp Kính quang học có thể được coi là kết quả nhiều năm làm việc của Guinan người Thụy Sĩ, người cùng với Fraunhofer đã tìm cách giới thiệu một phương pháp ít nhiều đáng tin cậy để sản xuất kính quang học tốt trong chậu có công suất lên tới 400 kg tại Utzschneider. nhà máy ở Benediktbeuern (Bavaria). Chìa khóa thành công là kỹ thuật do Guinan phát minh ra nhằm trộn một cách cơ học hỗn hợp tan chảy trong khi nấu, sử dụng chuyển động tròn của một thanh đất sét hạ thẳng đứng vào trong ly. Năm 1811, Guinan và Fraunhofer cho ra mắt hai loại kính quang học: vương miện (72% SiO 2, 18% K 2 O, 10% CaO) và đá lửa (45% SiO 2, 12% K 2 O, 43% PbO)

Được thiết kế quá trìnhđã có thể tạo ra những ống kính khá ưng ý với đường kính lên tới 200-250 mm. Tuy nhiên, phạm vi kính quang học do các nhà máy thủy tinh sản xuất vào nửa đầu thế kỷ 19 trên thực tế chỉ giới hạn ở hai loại.

Vào nửa sau thế kỷ 19, nhà hóa học người Đức Otto Schott đã thực hiện, theo gợi ý của Ernst Abbe, một nghiên cứu cơ bản về ảnh hưởng của các thành phần khác nhau đến tính chất của thủy tinh, và vào năm 1884 O. Schott và E. Abbe và K. Zeiss thành lập một nhà máy ở Jena bắt đầu sản xuất nhiều loại kính quang học

N. N. Kachalov và V. G. Voano. Khái niệm cơ bản về sản xuất kính quang học. L. ONTI-Khimteoret, 1936

Hướng dẫn chụp ảnh ngắn. Dưới ấn bản chung d.t. N. Puskova V.V., ed. Thứ 2, M., Nghệ thuật, 1953.

Yashtold-Govorko V. A. Chụp ảnh và xử lý. Nhiếp ảnh, công thức, thuật ngữ, công thức nấu ăn. Ed. thứ 4, viết tắt. M., “Iskusstvo”, 1977.

GOST 23136-93 - Vật liệu quang học - Thông số

GOST 3514-94 - Kính quang học không màu - Thông số kỹ thuật

GOST 9411-91 - Kính màu quang học - Thông số kỹ thuật

Liên kết

Quỹ Wikimedia.

2010.

Bách khoa toàn thư bách khoa lớn kính quang học - - [L.G. Sumenko. Từ điển Anh-Nga về công nghệ thông tin. M.: Doanh nghiệp Nhà nước TsNIIS, 2003.] Chủ đề công nghệ thông tin nói chung kính quang học EN...

Bách khoa toàn thư bách khoa lớn Hướng dẫn dịch thuật kỹ thuật - optinis stiklas statusas T sritis chemija apibrėžtis Labai skaidrus, visiškai vienalytis stiklas. atitikmenys: tiếng anh. kính quang học ở Nga. kính quang học...

Bách khoa toàn thư bách khoa lớn Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

- optinis stiklas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. kính quang học. optisches Glas, n rus. kính quang học, n pranc. verre optique, m … Fizikos terminų žodynas Thủy tinh trong suốt, đồng nhất, kháng hóa chất cao. Nó được sản xuất với các đặc tính quang học được xác định chính xác, chỉ số khúc xạ (từ 1,47 đến 2,04) và hệ số phân tán (từ 70 đến 78), tùy thuộc vào sự kết hợp của O. s... ...

Bách khoa toàn thư vĩ đại của Liên Xô Thủy tinh trong suốt, đồng nhất, kháng hóa chất cao. Được sản xuất với quang học được chỉ định chính xác. với chiết suất (từ 1,47 đến 2,04) và hệ số tán sắc (từ 70 đến 25,4), tùy thuộc vào sự kết hợp của O.s. chia thành các vương miện... ...

Từ điển bách khoa bách khoa lớn THỦY TINH VÔ CƠ, một chất rắn gần như vô định hình, mặc dù có trật tự tầm ngắn (xem TRẬT TỰ NGẮN HẠN) nhưng lại thiếu trật tự tầm xa (xem Trật tự tầm xa và Trật tự ngắn hạn) trong cách sắp xếp các hạt. TRONG sự hiểu biết hiện đại ý tưởng... ...

Từ điển bách khoa

Thủy tinh: Thủy tinh là một vật liệu vô định hình vô cơ rắn (trong suốt hoặc mờ đục), bao gồm các oxit silic hoặc các “oxit tạo thủy tinh” khác có chứa “oxit biến tính” và một số chất có nguồn gốc khác.... ... Wikipedia

Thuật ngữ này có ý nghĩa khác, xem Kính (ý nghĩa). Skithos. Kính màu. Đông Địa Trung Hải. Nửa đầu thế kỷ 1 Ẩn thất ... Wikipedia

Các loại kính

Trong nghiên cứu chi tiết về kính, những điều sau đây được nghiên cứu, tùy thuộc vào điều kiện kỹ thuật: hóa lý Tính chất: độ nhớt, sức căng bề mặt, căng thẳng nội bộ, nhiệt độ làm mềm, trọng lượng riêng, cường độ nén, kéo và uốn, độ cứng, mô đun đàn hồi, độ thấm khí, giãn nở nhiệt, nhiệt dung, độ dẫn nhiệt, độ dẫn điện, tổn thất điện môi, chiết suất, đặc tính quang phổ ở phần nhìn thấy và vô hình của quang phổ, kháng hóa chất, kết tinh khả năng và những thứ khác. Độ bền kéo phụ thuộc vào độ dày của kính và quá trình xử lý nhiệt của nó. Thủy tinh thạch anh trong suốt có độ dẫn nhiệt cao nhất.

Đặc điểm của các loại kính chính

KÍNH QUANG HỌC -- kính trong suốt bất kì thành phần hóa học với mức độ đồng nhất cao. Chứa 46,4% PbO, 47,0% Si0 và các oxit khác; mão răng - 72% SiO, kiềm và các oxit khác.

Thủy tinh quang học được sử dụng để sản xuất thấu kính, lăng kính, cuvet, v.v.. Thủy tinh dùng cho dụng cụ quang họcđã được sản xuất vào thế kỷ 18, nhưng sự xuất hiện của việc sản xuất kính quang học thực tế đã có từ đầu thế kỷ 19, khi nhà khoa học Thụy Sĩ P. Guinan phát minh ra phương pháp khuấy cơ học để làm tan chảy thủy tinh trong quá trình nấu và làm nguội - theo vòng tròn chuyển động của một thanh đất sét nhúng thẳng đứng vào thủy tinh. Kỹ thuật này, được bảo tồn cho đến ngày nay, giúp tạo ra thủy tinh có độ đồng nhất cao.

Việc sản xuất kính quang học được phát triển hơn nữa nhờ sự hợp tác chung của các nhà khoa học Đức E. Abbe và F. O. Schott, kết quả là vào năm 1886, nhà máy thủy tinh nổi tiếng của đối tác Schott đã thành lập ở Jena (Đức), lần đầu tiên thời gian đã sản xuất ra rất nhiều loại kính quang học hiện đại.

Cho đến năm 1914, việc sản xuất kính quang học chỉ tồn tại ở Anh, Pháp và Đức. Ở Nga, việc sản xuất kính quang học bắt đầu vào năm 1916. Nó đạt tới sự phát triển vượt bậc chỉ sau Cách mạng Tháng Mười vĩ đại cách mạng xã hội chủ nghĩa nhờ công trình của các nhà khoa học Liên Xô D.S. Rozhdestvensky, I.V. Grebenshchikova, G.Yu. Zhukovsky, N.N. Kachalova et al. Yêu cầu chính đối với kính quang học là bằng cấp cao tính đồng nhất. Sự thiếu đồng nhất làm cho các tia sáng bị lệch khỏi đúng cách, điều này làm cho kính không phù hợp với mục đích sử dụng của nó.

Tính đồng nhất của kính quang học bị phá vỡ bởi các yếu tố hóa học và vật lý. Tính không đồng nhất về mặt hóa học là do sự thay đổi cục bộ trong thành phần hóa học và được loại bỏ bằng cách khuấy kính quang học trong quá trình nấu. Tính không đồng nhất về mặt vật lý là do ứng suất sinh ra trong quá trình làm nguội kính quang học và được loại bỏ bằng cách ủ cẩn thận. Thủy tinh quang học phải có những đặc tính quang học nhất định—chiết suất khúc xạ chính xác đối với các tia có bước sóng khác nhau. Nhiều loại kính quang học với các chỉ số khác nhau Khúc xạ và tán sắc trung bình có tầm quan trọng lớn trong tính toán và thiết kế hệ thống quang học nhằm giảm thiểu khuyết tật của chúng, đặc biệt là loại bỏ ảnh hưởng có hại của phổ thứ cấp và chất lượng hình ảnh chính xác.

Tính chất quang học của thủy tinh phụ thuộc vào thành phần hóa học của nó. Bằng cách sử dụng sự kết hợp đa dạng của các oxit, có thể thu được thủy tinh có các hằng số quang học cần thiết. Ví dụ, một số loại kính quang học không chứa silica (thành phần chính của bất kỳ loại kính nào), một số loại khác chứa các chất oxy hóa thường được sử dụng nhưng với số lượng cực lớn.

Độ trong suốt của kính quang học phải cao, khoảng 90-97% trên 100 mm đường truyền tia trong kính. Thủy tinh quang học phải có khả năng kháng hóa chất trước tác động của không khí ẩm và tác động axit yếu, đặc trưng cho sự “đốm” của chúng, tức là độ nhạy cảm khi chạm vào tay.

Nguyên liệu thô dùng để sản xuất kính quang học cũng giống như các loại kính khác. Tuy nhiên, yêu cầu về độ tinh khiết của nguyên liệu rất cao. Đặc biệt tạp chất có hại là hợp chất của sắt và crom tạo màu cho thủy tinh và tăng khả năng hấp thụ ánh sáng. Thủy tinh quang học được nấu chảy trong lò một và hai nồi.

Hoạt động quan trọng nhất trong sản xuất kính quang học là khuấy kính trong quá trình nấu chảy và đặc biệt là trong quá trình làm nguội. Ba phương pháp được sử dụng để cắt kính quang học:

1) làm nguội thủy tinh cùng với nồi, sau đó đập vỡ thành từng mảnh và đúc các mảnh này ở trạng thái nóng;
2) đúc thủy tinh nóng chảy vào khuôn sắt;
3) cán thủy tinh tan chảy trên bàn thành một tấm.

Kính quang học được sản xuất bởi các nhà máy thủy tinh ở dạng miếng hình chữ nhật có kích thước khác nhau ("gạch") và ở dạng khoảng trống - "máy ép" (thấu kính, lăng kính). Kính quang học còn bao gồm kính màu có màu đặc biệt dùng để sản xuất các bộ lọc ánh sáng chính xác, ở dạng tấm phẳng song song thường được sử dụng trong các thiết bị quang học và dùng để thay đổi thành phần quang phổ của ánh sáng truyền qua chúng. Những kính màu này được sản xuất tại các nhà máy kính quang học sử dụng kỹ thuật tương tự như kính quang học.

KÍNH XÂY DỰNG -- sản phẩm kính dùng trong xây dựng. Kính xây dựng được sử dụng để lắp kính các lỗ lấy sáng, xây dựng các vách ngăn trong suốt và mờ, tấm ốp và hoàn thiện tường, cầu thang và các bộ phận khác của tòa nhà. Kính xây dựng còn bao gồm các vật liệu cách nhiệt, cách âm bằng thủy tinh (thủy tinh xốp và bông thủy tinh), ống thủy tinh dùng để đi dây điện ẩn, cấp thoát nước và các mục đích khác, các chi tiết kiến trúc, các bộ phận của sàn bê tông cốt kính, v.v.

Hầu hết các loại kính xây dựng được sử dụng để lắp kính các lỗ lấy sáng: kính cửa sổ dạng tấm, kính tráng gương, tôn, gia cố, có hoa văn, hai lớp, khối rỗng, v.v. Các loại kính tương tự cũng có thể được sử dụng để xây dựng các vách ngăn trong suốt và mờ .

Kính cửa sổ dạng tấm, được sử dụng rộng rãi nhất trong xây dựng, được sản xuất từ khối thủy tinh nóng chảy, chủ yếu bằng cách kéo dài liên tục theo chiều dọc hoặc chiều ngang của một dải, từ đó, khi nguội và cứng lại, các tấm có kích thước yêu cầu sẽ được cắt từ một đầu. Một nhược điểm đáng kể của kính cửa sổ dạng tấm là có một số gợn sóng, làm biến dạng các vật thể nhìn qua nó (đặc biệt là ở một góc nhọn).

Kính gương được xử lý bằng cách mài và đánh bóng cả hai mặt, do đó nó có độ méo quang học tối thiểu.

Phương pháp sản xuất kính gương hiện đại phổ biến nhất bao gồm cán kính nóng chảy theo chiều ngang liên tục giữa hai trục, ủ dải đúc trong lò nung tuynel, mài và đánh bóng trên các băng tải cơ giới hóa và tự động được sản xuất với độ dày 4. mm trở lên (trong trường hợp đặc biệt- lên đến 40 mm), vật liệu chất lượng cao được sử dụng để nấu nó, do đó nó cũng có khả năng truyền ánh sáng cao hơn kính cửa sổ thông thường; được sử dụng chủ yếu để lắp kính cửa sổ và cửa ra vào trong các tòa nhà công cộng, cửa sổ cửa hàng và làm gương; tính chất cơ học khác rất ít so với tính chất cơ học của kính cửa sổ. Kính hoa văn cán có bề mặt có hoa văn thu được bằng cách lăn giữa hai con lăn, một trong số đó có rãnh; cả không màu và có màu đều được tạo ra; được sử dụng trong trường hợp cần ánh sáng khuếch tán. Kính hoa văn có hoa văn mờ hoặc mờ được sử dụng làm vách ngăn bên trong, tấm cửa và kính cầu thang; Nó được thực hiện bằng cách xử lý bề mặt của cửa sổ hoặc kính gương.

Mẫu mờ thu được bằng cách xử lý bề mặt bằng một tia cát bên dưới mẫu. Người ta có được họa tiết gợi nhớ đến hoa văn mờ trên kính bằng cách bôi một lớp keo động vật lên bề mặt, lớp keo này sẽ bong ra trong quá trình sấy khô cùng với lớp trên cùng thủy tinh Kính cường lực có lưới thép ở độ dày của nó; nó bền hơn bình thường; khi bị va đập hoặc nứt khi cháy, các mảnh vỡ của nó sẽ văng ra, bị cốt thép ràng buộc; Vì vậy, kính cường lực được sử dụng để làm kính đèn lồng trong các công trình công nghiệp và công cộng, cabin thang máy, cầu thang và các khe hở trên tường chống cháy.

Nó được sản xuất bằng phương pháp cán liên tục giữa các cuộn bằng cuộn lưới thép, quấn từ một trống riêng. Kính cường lực dạng sóng, có hình dạng giống như tấm xi măng amiăng sóng, được sử dụng để làm vách ngăn, đèn lồng, che chắn các phòng trưng bày và lối đi bằng kính.

Kính đôi (lô) có lớp hấp thụ không khí hoặc ánh sáng (ví dụ, làm bằng sợi thủy tinh) có đặc tính cách nhiệt tốt; được thực hiện bằng cách dán 2 ô cửa sổ bằng khung xen kẽ. Độ dày của kính đôi có khe hở không khí là 12-15 mm. Khối thủy tinh rỗng được tạo ra bằng cách ép và sau đó hàn hai nửa hộp thủy tinh; dùng để lấp các khe hở lấy sáng, chủ yếu trong các tòa nhà công nghiệp; cung cấp ánh sáng tốt cho nơi làm việc và có đặc tính cách nhiệt cao.

Các khối được đặt trong các lỗ bằng vữa ở dạng tấm được buộc bằng dây kim loại. Kính đối diện (marblit) là một tấm kính màu đục. Nó được sản xuất bằng cách cán thủy tinh nóng chảy định kỳ trên bàn đúc, sau đó được ủ trong lò nung đường hầm. Nó được sử dụng để hoàn thiện mặt tiền và nội thất của các tòa nhà dân cư và công cộng. Kính ốp cũng bao gồm kính kim loại màu.

THỦY TINH THẠCH ANH - chứa ít nhất 99% SiO- (thạch anh). Thủy tinh thạch anh được nấu chảy ở nhiệt độ trên 1700°C từ các loại tinh khiết nhất của thạch anh kết tinh, đá pha lê, thạch anh vân hoặc cát thạch anh nguyên chất. Thủy tinh thạch anh trong suốt tia cực tím, có rất nhiệt độ cao tan chảy, do hệ số giãn nở thấp, chịu được thay đổi đột ngột nhiệt độ, khả năng chống nước và axit. Thủy tinh thạch anh được sử dụng để sản xuất dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm, nồi nấu kim loại, dụng cụ quang học, vật liệu cách điện, đèn thủy ngân (“mặt trời núi”) dùng trong y học, v.v.

KÍNH HỮU CƠ (plexiglass) là một khối nhựa trong suốt, không màu được hình thành trong quá trình trùng hợp metyl este của axit metacrylic. Dễ gia công. Nó được sử dụng làm tấm kính trong máy bay và cơ khí, sản xuất các sản phẩm gia dụng, thiết bị bảo hộ trong phòng thí nghiệm, v.v.

THỦY TINH HÒA Tan - hỗn hợp natri và kali silicat (hoặc chỉ natri), dung dịch nướcđược gọi là thủy tinh lỏng. Thủy tinh hòa tan được sử dụng để sản xuất xi măng và bê tông chịu axit, để ngâm tẩm vải, sản xuất sơn chống cháy, silica gel, để gia cố nền đất yếu, keo văn phòng, v.v.

KÍNH HÓA HỌC-PHÒNG NGHIỆM - kính có khả năng chịu nhiệt và hóa chất cao. Để tăng các đặc tính này, kẽm và oxit boron được đưa vào chế phẩm thủy tinh.

FIBERGLASS là một loại sợi nhân tạo có dạng hình trụ nghiêm ngặt với bề mặt nhẵn, thu được bằng cách kéo căng hoặc tháo rời thủy tinh nóng chảy. Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất để lọc các dung dịch axit và kiềm nóng, lọc không khí và khí nóng, làm hộp nhồi trong máy bơm axit, gia cố sợi thủy tinh, v.v.

Và các thành phần khác.

Tính chất quang học cơ bản của thủy tinh

Các tính chất chính của kính quang học được đặc trưng bởi chỉ số khúc xạ, phương sai trung bình Và hệ số phân tán. Trong một số trường hợp, nó được sử dụng để mô tả kính quang học. phương sai một phần và họ hàng phương sai một phần.

chỉ số khúc xạ

Phân biệt và sử dụng chỉ số suy giảm của bức xạ đơn sắc và chỉ số suy giảm của ánh sáng trắng của nguồn chuẩn A.

Dựa trên giá trị chỉ số suy giảm ánh sáng trắng của bức xạ từ nguồn A, 8 loại chất lượng được thiết lập, xác định bằng các giá trị giới hạn. μ A (\displaystyle \mu _(A)) .

Đến lần đầu tiên hạng mục cao nhất, bao gồm kính có μ A (\displaystyle \mu _(A)) nằm trong khoảng từ 0,0002 đến 0,0004 cm-1. Đối với những loại kính như vậy, độ truyền qua bên trong của lớp dày 10 cm dao động từ 0,991 đến 0,995.

Kính thuộc loại thứ tám, loại thấp nhất có μ A (\displaystyle \mu _(A)), dao động từ 0,0066 đến 0,013 cm−1. Phạm vi giá trị chỉ số suy giảm này tương ứng với một phạm vi giá trị cho độ truyền qua bên trong của lớp kính dày 10 cm từ 0,741 đến 0,859.

Các loại kính quang học

Việc phân loại kính quang học trong lịch sử dựa trên sự hiểu biết chung về mối quan hệ giữa thành phần hóa học và hằng số quang học. Trước công trình của Schott, kính quang học hầu như chỉ bao gồm silica kết hợp với các oxit natri, kali, canxi và chì. Đối với những chiếc kính như vậy có sự phụ thuộc chức năng giữa các chỉ số khúc xạ N và hệ số phương sai trung bình v, được phản ánh trong cái gọi là sơ đồ Abbe. Trong sơ đồ này, kính quang học không màu được đặt ở dạng một vùng rộng kéo dài từ góc dưới bên trái của sơ đồ sang bên phải của nó. góc trên cùng. Như vậy, có thể thấy được mối liên hệ giữa những thay đổi ở hai đặc tính quang học chính và thành phần hóa học của kính quang học. Hơn nữa, với sự gia tăng chiết suất, hệ số phân tán thường giảm.

Về vấn đề này, hai loại kính quang học chính đã được xác định: vương miện(kính có chiết suất thấp và giá trị hệ số phân tán cao) và đá lửa(kính có hệ số tán sắc thấp và chiết suất cao). Đồng thời, thủy tinh soda-silicat thuộc nhóm vương miện và thủy tinh chứa chì thuộc nhóm đá lửa.

Sau này, do số lượng kính quang học tăng lên nên cần phải chia sơ đồ Abbe thành nhiều phần hơn tương ứng với các loại mới. Do đó, các vương miện nhẹ, nặng và siêu nặng (LK, TK, STK) được tách ra khỏi vương miện, và các đá lửa nhẹ, nặng và siêu nặng (LF, TF, STF) được tách ra khỏi đá lửa. Ngoài ra, một nhóm đá lửa vương miện xuất hiện giữa vương miện ánh sáng và đá lửa ánh sáng.

Các loại kính mới đã xuất hiện, cả hai đều dựa trên các chất tạo thủy tinh không silicat (borat, phốt phát, florua, v.v.) và bao gồm các thành phần mới (oxit lanthanum, tantalum, titan). Những loại như vậy thường (theo quy định trong danh mục của các nhà sản xuất nước ngoài) được chỉ định bằng tên nguyên tố hóa học, các oxit mang lại cho kính những đặc tính cụ thể.

Việc sử dụng các loại kính tương tự, được đặc trưng bởi sự kết hợp khác nhau giữa chiết suất chính và hệ số tán sắc, đã mở rộng đáng kể diện tích chiếm giữ của kính quang học trên sơ đồ Abbe. Ngoài ra, mối quan hệ giữa việc giảm hệ số tán sắc và việc tăng chiết suất đã trở nên ít được chú ý hơn.

Kính "đặc biệt"

Ngoài ra còn có cái gọi là "đặc biệt" kính, hoặc kính với “bằng một quá trình phân tán một phần đặc biệt”. Hầu hết chúng thuộc hai loại, thống nhất bởi các thuật ngữ tập thể "lang-kron"(mão có phương sai từng phần tương đối tăng) và "Kurtz-Flint"(đá lửa có phương sai từng phần giảm). Những cái tên này, bắt nguồn từ các từ tiếng Đức lang (dài) và kurz (ngắn), rất tùy tiện và đối với hầu hết các loại kính “đặc biệt” không liên quan trực tiếp đến đặc điểm của thành phần hóa học và/hoặc cấu trúc.

Trong các danh mục kính quang học hiện đại, các đồ thị (sơ đồ) về sự phụ thuộc của độ phân tán từng phần tương đối vào hệ số phân tán trung bình (ví dụ: trong danh mục Schott) được sử dụng để hiển thị các đặc tính “đặc biệt”. Trong các biểu đồ này, kính quang học được đặt dọc theo cái gọi là "dòng bình thường", trực tiếp trên đó kính có sự phụ thuộc tuyến tính P g F (\displaystyle P_(gF)) từ ν d (\displaystyle \nu _(d)).

Đồng thời, kính có độ lệch nhỏ trong quá trình phân tán một phần ( Δ ν λ 1 ≤ 3 (\displaystyle \Delta \nu _(\lambda _(1))\leq 3)) và nằm gần đường pháp tuyến thường được gọi là "Bình thường" và những hạt nằm ở khoảng cách xa hơn (có độ lệch lớn hơn trong quá trình phân tán một phần) là “đặc biệt” (“bất thường”).

Sơ đồ “phương sai từng phần tương đối - hệ số phân tán” cũng được Ernst Abbe đề xuất, tuy nhiên, để tránh nhầm lẫn, thông lệ không được gọi tên tác giả.

Trong số các loại kính thuộc loại thứ nhất (Lang-kron), cần lưu ý cái gọi là kính có độ phân tán thấp, khác nhau về thành phần, nhưng được đặc trưng bởi cả giá trị cao của hệ số phân tán trung bình và giá trị cao của hệ số phân tán trung bình. độ phân tán một phần tương đối (nghĩa là độ lệch đáng kể trong quá trình phân tán một phần so với "bình thường").

Nhóm “Kurts-Flints” cũng kết hợp các loại thủy tinh có thành phần khác nhau. Đặc biệt, hầu hết tất cả các loại kính Schott LaK, LaF, LaSF, cũng như STK và TBP của Nga có nội dung cao oxit lantan. Hơn nữa, độ lệch của đá lửa đặc biệt so với “đường thẳng bình thường” thường nhỏ.

Đá lửa “Đặc biệt” có giá trị phân tán từng phần tương đối tăng ( Lang-Flint) - theo quy luật, đây là những loại đá lửa nặng và siêu nặng có hàm lượng oxit chì tối đa hoặc đá lửa titan có hàm lượng oxit titan cao.

Sản xuất

Để thu được thủy tinh màu, người ta thêm các chất có chứa đồng, vàng, selen, v.v. vào thành phần thủy tinh không màu trong quá trình nấu.

Kính quang học được nấu chảy từ một mẻ trong các chậu chịu lửa đặc biệt đặt trong lò nung thủy tinh. Mẻ có thể chứa tới 40% cá vụn có thành phần tương tự như thủy tinh được đun sôi. Quá trình nấu kéo dài khoảng 24 giờ. Việc sưởi ấm thường được thực hiện bằng cách sử dụng đầu đốt hydro và nhiệt độ trong lò đạt tới 1500 ° C. Trong quá trình nấu chảy, thủy tinh tan chảy được khuấy liên tục bằng máy khuấy gốm hoặc bạch kim để đạt được trạng thái đồng nhất và mẫu được lấy nhiều lần để kiểm soát chất lượng. Một trong những giai đoạn nấu ăn là làm rõ. Ở giai đoạn này, một lượng lớn khí được giải phóng trong khối thủy tinh từ các chất làm sạch được thêm vào điện tích. Các bong bóng lớn hình thành nhanh chóng nổi lên trên bề mặt, thu giữ những bong bóng nhỏ hơn trên đường đi, trong mọi trường hợp, chúng được hình thành trong quá trình nấu. Sau khi nấu chảy thủy tinh xong, nồi được lấy ra khỏi lò và được làm nguội chậm, kéo dài 6-8 ngày. Khi khối này nguội đi không đều, ứng suất cơ học hình thành trong đó có thể khiến kính bị nứt thành nhiều mảnh.

Sau khi làm mát, các mảnh thủy tinh được phân loại theo kích thước và chất lượng, sau đó những mảnh phù hợp sẽ được gửi đi xử lý tiếp. Để giảm thời gian xử lý cơ học, các bộ phận quang học được chế tạo không phải từ những mảnh thủy tinh thông thường thu được sau khi nấu chảy mà từ những viên gạch hoặc phôi ép đặc biệt. Để tránh ứng suất gây ra do khối lượng nguội không đều, các phôi thu được theo cách này được nung nóng đến 500°C và sau đó được làm nguội cực kỳ chậm trong lò điện, gọi là lò nung điện. ủ. Nếu nhiệt độ giảm mạnh, ứng suất sẽ xuất hiện trong thủy tinh, dẫn đến dị hướng, bao gồm cả dị hướng chiết suất. Nó cũng có thể hình thành con ruồi thứ cấp.

Khiếm khuyết công nghệ

Các khiếm khuyết về công nghệ trong kính quang học bao gồm đá, bong bóng, ruồi, sương mù, vệt và lực căng.

Đá là những hạt nhỏ, mờ đục tách ra khỏi nồi trong quá trình nấu chảy thủy tinh, hoặc những hạt tích điện không tan chảy. Một số lượng nhỏ và kích thước nhỏ của các viên đá nếu không nằm trong hoặc gần mặt phẳng tiêu cự sẽ không ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh vì chúng chỉ chặn một phần nhỏ ánh sáng truyền qua kính.
bong bóngđược hình thành trong quá trình nấu chảy thủy tinh do sự giải phóng khí từ các bộ phận cấu thành của điện tích tham gia vào phản ứng. Hầu như không thể tránh khỏi trong sản xuất thủy tinh. Các bong bóng gây ra sự tán xạ ánh sáng và làm mất đi một số độ sáng của hình ảnh, vì các tia sáng khúc xạ trên bề mặt của bong bóng ở các góc lớn hơn đáng kể so với phần còn lại của vùng thấu kính, gần như bị hấp thụ hoàn toàn bởi các bề mặt bên trong của máy ảnh và khung ống kính.
MidgeĐó là sự tích tụ lớn của các bong bóng nhỏ trong khối thủy tinh, chiếm một phần đáng kể thể tích của nó. Muỗi gây ra sự tán xạ của một lượng lớn ánh sáng truyền qua kính.
Dymki có hình dạng như mạng nhện hoặc đám mây gợn sóng nhẹ trong môi trường kính. Chúng xảy ra chủ yếu từ quá trình thiêu kết các nếp gấp hình thành trong quá trình ép, cũng như từ quá trình thiêu kết các vết nứt không được chú ý trước đó.
Sviliđược quan sát thấy trong khối thủy tinh ở dạng sọc hoặc sợi trong suốt do chiết suất của khối thủy tinh không bằng nhau. So sánh với một giọt nước bão hòa có thể đưa ra ý tưởng về svil. Trực tiếp trong các bộ phận quang học, ứng suất (và hiện tượng lưỡng chiết tương ứng) có thể phát sinh dưới ảnh hưởng của khối lượng riêng của bộ phận đó hoặc áp lực lên kính khi cố định nó vào khung.

Xử lý

Thông thường, được hướng dẫn bởi bản đồ khuyết tật, phôi được cắt bằng cưa kim cương thành các hình chữ nhật nhỏ hơn hoặc hình trụ được cắt ra khỏi nó bằng cưa tròn. Họ cố gắng tạo cho các khoảng trống thu được có hình dạng gần nhất có thể với hình dạng của sản phẩm quang học trong tương lai với một lề nhỏ. Ngoài ra, khá thường xuyên, các phôi hình chữ nhật được nung nóng đến trạng thái biến dạng dẻo và bằng cách ép, các sản phẩm có hình dạng gần với hình dạng cần thiết sẽ thu được từ chúng. Những khoảng trống này sau đó được cố định thành khối (thường làm bằng thạch cao) và đánh bóng. Chà nhám bao gồm nhiều giai đoạn; Ở mỗi lần tiếp theo, các hạt mài mòn ngày càng mịn hơn được sử dụng. Sau mỗi công đoạn mài, kính được rửa sạch. Sau khi mài kính, phôi được đánh bóng và sau đó hình dạng (hình) của nó được kiểm soát. Đánh bóng kính là một quá trình vật lý và hóa học lâu dài, kéo dài tới 3 ngày. Sau khi đánh bóng, bề mặt làm việc hoàn thiện của sản phẩm thu được, sẵn sàng để sử dụng. Bề mặt này được bảo vệ, phôi được lấy ra khỏi khối và khối được lắp ráp lại, nhưng phôi được gắn chặt với mặt còn lại hướng lên trên và các bề mặt làm việc khác cũng được mài và đánh bóng tương tự.

Lớp phủ quang học

Câu chuyện

Một số nỗ lực nghiêm túc đầu tiên nhằm sản xuất thủy tinh quang học, tức là thủy tinh có đủ tính đồng nhất hóa học và vật lý và sở hữu các đặc tính quang học cụ thể, có thể có từ thế kỷ 17. Do đó, công trình của nhà hóa học người Đức Johannes Kunckel “Ars vitraria Experimentis” (1689) đề cập đến axit boric và photphoric là thành phần của thủy tinh, và vương miện borosilicate, có thành phần tương tự như một số loại hiện đại. Năm 1663, bằng sáng chế của người Anh Tilson đề cập đến việc đưa oxit chì vào “thủy tinh đá lửa”, và vào thế kỷ 18, loại kính này bắt đầu được sử dụng để sản xuất thấu kính tiêu sắc, đầu tiên là bởi Chester Moore Hall (1729), và sau đó , với thành công lớn hơn, của Peter Dollond (1758).

Sự khởi đầu của việc sản xuất kính quang học công nghiệp có thể được coi là kết quả sau nhiều năm làm việc của Guinan người Thụy Sĩ, người cùng với Fraunhofer đã tìm cách giới thiệu một phương pháp ít nhiều đáng tin cậy để sản xuất kính quang học tốt trong chậu có công suất lên tới 400 kg tại nhà máy Utzschneider ở Benediktbeuern (Bavaria). Chìa khóa thành công là kỹ thuật do Guinan phát minh ra nhằm trộn một cách cơ học hỗn hợp tan chảy trong khi nấu, sử dụng chuyển động tròn của một thanh đất sét hạ thẳng đứng vào trong ly. Năm 1811, Guinan và Fraunhofer cho ra mắt hai loại kính quang học: vương miện (72% SiO 2, 18% K 2 O, 10% CaO) và đá lửa (45% SiO 2, 12% K 2 O, 43% PbO)

Quy trình công nghệ phát triển giúp tạo ra những ống kính khá ưng ý với đường kính lên tới 200-250 mm. Tuy nhiên, phạm vi kính quang học do các nhà máy thủy tinh sản xuất vào nửa đầu thế kỷ 19 trên thực tế chỉ giới hạn ở hai loại.

Yashtold-Govorko V. A. Chụp ảnh và xử lý. Nhiếp ảnh, công thức, thuật ngữ, công thức nấu ăn. Ed. thứ 4, viết tắt. M., “Iskusstvo”, 1977.

GOST 23136-93 - Vật liệu quang học - Thông số

GOST 3514-94 - Kính quang học không màu - Thông số kỹ thuật

GOST 9411-91 - Kính màu quang học - Thông số kỹ thuật