شیشه نوری یک شیشه شفاف ساخته شده خاص است که به عنوان قطعاتی برای ابزارهای نوری استفاده می شود. با خلوص معمول و افزایش شفافیت، یکنواختی و بی رنگی متفاوت است. همچنین به شدت پراکندگی و قدرت شکست را عادی می کند. رعایت چنین الزاماتی پیچیدگی و هزینه تولید را افزایش می دهد.
تاریخ
می توانید نمونه های زیادی از استفاده روزمره از لنزها را بیابید، به عنوان مثال، یک ذره بین یک ذره بین معمولی است - به شما کمک می کند یک پروژکتور کوچک از یک تلفن هوشمند معمولی بسازید، اما عینک های نوری نه چندان دور ظاهر شده اند.
لنزها از دوران باستان شناخته شده بودند، اما اولین تلاش جدی برای ایجاد شیشه مشابه آنچه در دستگاه های مدرن استفاده می شود را می توان به قرن هفدهم ردیابی کرد. بنابراین کونکل شیمیدان آلمانی در یکی از آثار خود از اسیدهای فسفریک و بوریک که جزء شیشه هستند نام برده است. او همچنین در مورد تاج بوروسیلیکات صحبت کرد که از نظر ترکیب به برخی از مواد مدرن نزدیک است. این را می توان اولین تجربه موفق در تولید شیشه با خواص نوری خاص و درجه کافی از آن نامیدهمگنی فیزیکی و شیمیایی.
در صنعت
تولید عینک های نوری در مقیاس صنعتی از ابتدای قرن نوزدهم آغاز شد. Gian سوئیسی به همراه Fraunhofer روش نسبتاً پایداری را برای تولید چنین شیشه‌هایی در یکی از کارخانه‌های باواریا معرفی کردند. کلید موفقیت، تکنیک اختلاط مذاب با کمک حرکات دایره ای یک میله سفالی به صورت عمودی در شیشه بود. در نتیجه، امکان دستیابی به شیشه نوری با کیفیت رضایت بخش، تا قطر 250 میلی متر وجود داشت.
تولید مدرن
در تولید شیشه های نوری رنگی از افزودنی های مواد حاوی مس، سلنیوم، طلا، نقره و سایر فلزات استفاده می شود. پخت و پز از شارژ ناشی می شود. در گلدان های نسوز بارگذاری می شود که به نوبه خود در یک کوره شیشه ای قرار می گیرند. ترکیب شارژ می تواند تا 40٪ ضایعات شیشه را شامل شود، نکته مهم انطباق ترکیب شیشه و ذوب شیشه است. توده شیشه ای در طول پخت و پز به طور مداوم با یک کفگیر ساخته شده از سرامیک یا پلاتین مخلوط می شود. به این ترتیب یک حالت یکنواخت به دست می آید.
به صورت دوره ای، مذاب برای نمونه گرفته می شود که کیفیت را کنترل می کند. مرحله مهم ذوب شفاف سازی است: در توده شیشه ای، آزاد شدن مقدار قابل توجهی از گازها از مواد شفاف کننده ای که در ابتدا به مخلوط اضافه شده اند آغاز می شود. حباب‌های بزرگ تشکیل می‌شوند و به سرعت بالا می‌آیند، و حباب‌های کوچک‌تری را که به ناچار در طول فرآیند دم کردن تشکیل می‌شوند، به دام می‌اندازند.
در نهایت قابلمه ها را از فر خارج کرده و بعد از آنآرام آرام خنک شود خنک‌سازی، که با تکنیک‌های خاص کند می‌شود، می‌تواند تا هشت روز ادامه داشته باشد. باید یکنواخت باشد، در غیر این صورت ممکن است تنش های مکانیکی در جرم ایجاد شود که باعث ایجاد ترک می شود.
خواص
شیشه اپتیکال ماده ای برای تولید عدسی است. آنها به نوبه خود بر اساس نوع به جمع آوری و پراکنده تقسیم می شوند. عدسی‌های جمع‌آوری شامل عدسی‌های دو محدب و مسطح محدب و همچنین مقعر محدب هستند که «منیسک مثبت» نامیده می‌شوند.
شیشه نوری تعدادی ویژگی دارد:
- ضریب شکست تعیین شده توسط دو خط طیفی به نام دوگانه سدیم؛
- پراکندگی متوسط، که به عنوان تفاوت بین شکست خطوط قرمز و آبی طیف درک می شود؛
- ضریب پراکندگی - عددی که با نسبت پراکندگی متوسط و شکست به دست می‌آید.
شیشه نوری رنگی برای تولید فیلترهای جذبی استفاده می شود. بسته به جنس، سه نوع اصلی عینک نوری وجود دارد:
- غیر آلی؛
- پلکسی گلاس (ارگانیک)؛
- معدنی-ارگانیک.
شیشه غیر آلی حاوی اکسید و فلوراید است. شیشه نوری کوارتز نیز متعلق به غیر آلی است (فرمول شیمیایی SiO2). کوارتز دارای انکسار کم و انتقال نور زیاد است و با مقاومت حرارتی مشخص می شود. طیف گسترده ای از شفافیت به آن اجازه می دهد تا در مدرن استفاده شودارتباطات راه دور (کابل های فیبر نوری و غیره)، همچنین شیشه سیلیکات در ساخت لنزهای نوری ضروری است، به عنوان مثال، یک ذره بین از کوارتز ساخته شده است.
بر اساس سیلیکون
شیشه سیلیکات شفاف می تواند هم نوری و هم فنی باشد. نوری از ذوب کریستال سنگ ساخته می شود، تنها به این ترتیب یک ساختار کاملا همگن به دست می آید. در شیشه‌های مات، حباب‌های کوچک گاز داخل مواد مسئول رنگ هستند.
علاوه بر شیشه کوارتز بر پایه سیلیکون، به اصطلاح شیشه سیلیکونی نیز تولید می شود که با وجود پایه مشابه، خواص نوری متفاوتی دارد. سلول های سیلیکونی قادر به شکست اشعه ایکس و انتقال تابش مادون قرمز هستند.
شیشه ارگانیک
پلکسی گلاس بر اساس مواد پلیمری مصنوعی ساخته شده است. این ماده شفاف و سخت متعلق به ترموپلاستیک ها است و اغلب به عنوان جایگزینی برای شیشه کوارتز استفاده می شود. پلکسی گلاس در برابر بسیاری از عوامل محیطی مانند رطوبت بالا و دماهای پایین مقاوم است، اما بسیار نرم تر است و بنابراین به تنش های مکانیکی حساس تر است. به دلیل نرمی، پردازش شیشه های آلی نوری آسان است - حتی ساده ترین ابزار برش فلز می تواند آن را "بگیرد".
این ماده برای پردازش لیزری عالی است و الگوبرداری یا حکاکی آسان است. به عنوان یک لنز، پرتوهای مادون قرمز را کاملا منعکس می کند، امااشعه ماوراء بنفش و اشعه ایکس را منتقل می کند.
برنامه
عینک های نوری به طور گسترده برای ساخت لنزها استفاده می شوند که به نوبه خود در بسیاری از سیستم های نوری استفاده می شوند. از یک عدسی همگرا به عنوان ذره بین استفاده می شود. در فناوری، لنزها بخش مهم یا اصلی سیستم‌هایی مانند دوربین‌های دوچشمی، دوربین‌های نوری، میکروسکوپ‌ها، تئودولیت‌ها، تلسکوپ‌ها و همچنین دوربین‌ها و تجهیزات ویدئویی هستند.
عینک های نوری برای نیازهای چشم پزشکی اهمیت کمتری ندارند، زیرا بدون آنها اصلاح اختلالات بینایی (نزدیک بینی، آستیگماتیسم، دوربینی، اختلال در محل اقامت و سایر بیماری ها) دشوار یا غیرممکن است. عدسی های عینک با دیوپتر را می توان از شیشه کوارتز و پلاستیک با کیفیت بالا ساخت.
نجوم
عینک های نوری مهم ترین و گران ترین جزء هر تلسکوپ است. بسیاری از علاقه مندان به خود نسوزهای خود را مونتاژ می کنند، نیاز کمی دارد، اما مهمترین چیز یک عدسی شیشه ای محدب صفحه ای است.
در آغاز قرن پیش از گذشته، چندین سال طول کشید تا یک لنز قدرتمند نجومی ساخته شود، یا بهتر است بگوییم صیقل دادن آن. به عنوان مثال، در سال 1982، رئیس دانشگاه شیکاگو، ویلیام هارپر، با چارلز یرکس میلیونر تماس گرفت و درخواستی برای تأمین مالی رصدخانه داشت. یرکس حدود سیصد هزار دلار در آن سرمایه گذاری کرد و چهل هزار دلار برای خرید عدسی برای قوی ترین تلسکوپ روی سیاره در آن زمان هزینه کرد. این رصدخانه به نام سرمایه‌دار یرکس نامگذاری شد و تاکنون این رصدخانه با قطر عدسی 102سانتی متر بزرگترین در جهان در نظر گرفته می شود.
تلسکوپ‌های با قطر زیاد بازتابنده‌هایی هستند که در آنها آینه عنصر جمع‌آوری نور است.
نوع دیگری از عدسی وجود دارد که هم در نجوم و هم در چشم پزشکی استفاده می شود - شیشه ای با سطوح محدب مقعر که به آن مینیسک می گویند. می تواند دو نوع باشد: پراکنده و جمع آوری. در منیسک پراکنده، قسمت انتهایی ضخیم تر از قسمت مرکزی است و در منیسک جمع کننده، قسمت مرکزی نازک تر است.
