Оптикалық шыны – оптикалық құралдардың бөлшектері ретінде пайдаланылатын арнайы жасалған мөлдір шыны. Ол әдеттегі тазалық пен мөлдірліктің жоғарылауымен, біркелкі және түссіздігімен ерекшеленеді. Ол сонымен қатар дисперсия мен сыну күшін қатаң түрде қалыпқа келтіреді. Мұндай талаптарды сақтау өндірістің күрделілігі мен құнын арттырады.
Тарих
Линзаларды күнделікті қолданудың көптеген мысалдарын таба аласыз, мысалы, үлкейткіш әйнек – кәдімгі үлкейткіш әйнек - кәдімгі смартфоннан шағын проектор жасауға көмектеседі, бірақ оптикалық көзілдірік жақында пайда болды.
Линзалар көне заманнан бері белгілі, бірақ қазіргі заманғы құрылғыларда қолданылатын әйнекті жасаудың алғашқы байыпты әрекетін 17 ғасырда байқауға болады. Сонымен, неміс химигі Кункель өз еңбектерінің бірінде шыны құрамдас бөлігі болып табылатын фосфор және бор қышқылдарын атап өтті. Ол сонымен қатар құрамы жағынан кейбір заманауи материалдарға жақын боросиликатты тәж туралы айтты. Бұл белгілі бір оптикалық қасиеттері бар және жеткілікті дәрежесі бар шыны өндірісіндегі алғашқы сәтті тәжірибе деп атауға боладыфизикалық және химиялық біртектілік.
Өнеркәсіпте
Өнеркәсіптік масштабта оптикалық көзілдірік өндірісі 19 ғасырдың басында басталды. Швейцариялық Джан Фраунгофермен бірге Бавариядағы зауыттардың бірінде мұндай шыны өндірудің салыстырмалы түрде тұрақты әдісін енгізді. Табысқа жетудің кілті - шыныға тігінен батырылған балшық таяқшаның айналмалы қозғалыстарының көмегімен балқыманы араластыру техникасы. Нәтижесінде диаметрі 250 мм-ге дейінгі қанағаттанарлық сападағы оптикалық шыны алуға мүмкіндік туды.
Заманауи өндіріс
Түрлі-түсті оптикалық шынылар өндірісінде құрамында мыс, селен, алтын, күміс және басқа металдар бар заттардың қоспалары қолданылады. Пісіру ақысынан келеді. Ол отқа төзімді қазандарға құйылады, олар өз кезегінде шыны пешке орналастырылады. Шихтаның құрамына әйнек қалдықтарының 40% -на дейін кіруі мүмкін, маңызды сәт - балқыту және балқыту шыны құрамының сәйкестігі. Пісіру кезінде шыны массасы керамикадан немесе платинадан жасалған шпательмен үздіксіз араластырылады. Осылайша біркелкі күйге қол жеткізіледі.
Мерзімді түрде сапаны бақылайтын сынама үшін балқыма алынады. Балқытудың маңызды кезеңі нақтылау болып табылады: шыны массасында газдардың едәуір мөлшерінің бөлінуі қоспаға бастапқыда қосылған тазартқыш заттардан басталады. Үлкен көпіршіктер пайда болып, тез көтеріліп, қайнату процесінде сөзсіз пайда болатын кішірек көпіршіктерді ұстайды.
Соңында кәстрөлдер пештен шығарылады, содан кейінбаяу суытыңыз. Арнайы әдістермен баяулатылған салқындату сегіз күнге дейін созылуы мүмкін. Ол біркелкі болуы керек, әйтпесе массада жарықтар тудыратын механикалық кернеулер пайда болуы мүмкін.
Сипаттар
Оптикалық шыны - линзаларды өндіруге арналған материал. Олар өз кезегінде түрі бойынша жинақтау және шашу болып бөлінеді. Жинау линзаларына екі беті дөңес және жазық дөңес линзалар, сондай-ақ "оң мениск" деп аталатын ойыс-дөңес линзалар жатады.
Оптикалық әйнектің бірқатар сипаттамалары бар:
- натрий дублеті деп аталатын екі спектрлік сызықпен анықталған сыну көрсеткіші;
- спектрдің қызыл және көк сызықтарының сынуы арасындағы айырмашылық ретінде түсінілетін орташа дисперсия;
- дисперсиялық коэффициент - орташа дисперсия мен сыну қатынасымен берілген сан.
Түрлі-түсті оптикалық шыны абсорбциялық сүзгілерді өндіру үшін қолданылады. Материалға байланысты оптикалық көзілдіріктің үш негізгі түрі бар:
- бейорганикалық;
- плексигласс (органикалық);
- минералды-органикалық.
Бейорганикалық шынының құрамында оксидтер мен фторидтер бар. Кварц оптикалық шыны да бейорганикалыққа жатады (химиялық формуласы SiO2). Кварцтың сынуы төмен және жарық өткізгіштігі жоғары, ол ыстыққа төзімділігімен ерекшеленеді. Кең ауқымды ашықтық оны заманауи пайдалануға мүмкіндік бередітелекоммуникациялар (талшықты оптикалық кабельдер және т.б.), сондай-ақ силикат шыны оптикалық линзаларды өндіруде таптырмас, мысалы, кварцтан үлкейткіш әйнек жасалады.
Кремний негізінде
Мөлдір силикат шыны оптикалық және техникалық болуы мүмкін. Оптикалық рок-кристалды балқыту арқылы жасалады, тек осылайша толығымен біртекті құрылым алынады. Мөлдір емес көзілдіріктерде материалдың ішіндегі кішкене газ көпіршіктері түске жауапты.
Кремний негізіндегі кварц әйнегінен басқа кремний деп аталатын шыны да шығарылады, ол ұқсас негізге қарамастан оптикалық қасиеттері әртүрлі. Кремний жасушалары рентген сәулелерін сындыра алады және инфрақызыл сәулелерді өткізеді.
Органикалық шыны
Плексигласс деп аталатын материал синтетикалық полимерлі материал негізінде жасалған. Бұл мөлдір және қатты материал термопластикаға жатады және жиі кварц шынысын ауыстыру ретінде пайдаланылады. Plexiglas жоғары ылғалдылық пен төмен температура сияқты көптеген қоршаған орта факторларына төзімді, бірақ ол әлдеқайда жұмсақ және, демек, механикалық кернеуге сезімтал. Жұмсақтығына байланысты органикалық оптикалық әйнекті өңдеу оңай - тіпті ең қарапайым металл кескіш құрал да оны «қабылдай алады».
Бұл материал лазерлік өңдеу үшін тамаша және өрнек салу немесе ою оңай. Линза ретінде ол инфрақызыл сәулелерді тамаша көрсетеді, бірақультракүлгін және рентген сәулелерін өткізеді.
Қолданба
Оптикалық көзілдірік линзаларды жасау үшін кеңінен қолданылады, олар өз кезегінде көптеген оптикалық жүйелерде қолданылады. Үлкейткіш әйнек ретінде бір жинақтаушы линза қолданылады. Технологияда линзалар бинокль, оптикалық көздеуіштер, микроскоптар, теодолиттер, телескоптар, сондай-ақ камералар мен бейне жабдықтар сияқты жүйелердің маңызды немесе негізгі бөлігі болып табылады.
Офтальмология қажеттіліктері үшін оптикалық көзілдіріктердің маңыздылығы кем емес, өйткені оларсыз көру қабілетінің бұзылуын түзету қиын немесе мүмкін емес (жақыннан көргіштік, астигматизм, алыстан көрмеу, аккомодацияның бұзылуы және басқа аурулар). Диоптрлері бар көзілдірік линзаларын кварц шынысынан да, жоғары сапалы пластиктен де жасауға болады.
Астрономия
Оптикалық көзілдірік кез келген телескоптың маңызды және ең қымбат құрамдас бөлігі болып табылады. Көптеген әуесқойлар өздерінің рефракторларын жинайды, бұл аз талап етеді, бірақ ең бастысы - жазық дөңес шыны линза.
Өткен ғасырдың басында бір қуатты астрономиялық линзаны жасауға, дәлірек айтсақ, оны жылтыратуға бірнеше жыл қажет болды. Мысалы, 1982 жылы Чикаго университетінің басшысы Уильям Харпер миллионер Чарльз Йеркеске обсерваторияны қаржыландыру туралы өтінішпен жүгінеді. Йеркес оған үш жүз мың долларға жуық қаржы салды, қырық мыңы сол кездегі планетадағы ең қуатты телескопқа линза сатып алуға жұмсалды. Обсерватория қаржыгер Еркестің есімімен аталды және осы уақытқа дейін линзаның диаметрі 102 болатын рефракторсм әлемдегі ең үлкен деп саналады.
Диаметрі үлкен телескоптар шағылыстырғыштар болып табылады, оларда айна жарық жинайтын элемент болып табылады.
Астрономияда да, офтальмологияда да қолданылатын линзаның тағы бір түрі бар – беті дөңес-шұңқырлы шыны, оны мениск деп атайды. Оның екі түрі болуы мүмкін: шашырау және жинау. Шашыраңқы менискада шеткі бөлігі орталыққа қарағанда қалыңырақ, ал жинағыш менискада орталық бөлігі жұқа болады.
