Verre optique avec surfaces convexes-concaves: fabrication, application. Loupe, loupe

Le verre optique est un moyen spécialfabriqué en verre transparent, qui est utilisé comme pièces pour les instruments optiques. Il diffère de la propreté habituelle et de la transparence, de l'uniformité et de l'incolore. La dispersion et la réfraction sont strictement normalisées. Le respect de ces exigences augmente la complexité et le coût de production.

Histoire

Vous pouvez trouver de nombreux exemples d'utilisation domestique de lentilles, par exemple, une loupe - une loupe ordinaire - aidera à créer un petit projecteur à partir d'un smartphone ordinaire, mais les lunettes optiques sont apparues il n'y a pas si longtemps.

Les lentilles ont été connues depuis l'antiquité, mais le premier sérieuxLa tentative de créer un verre similaire à celui utilisé dans les instruments modernes peut être attribuée au XVIIe siècle. Ainsi, le chimiste allemand Kunkel dans l'un de ses travaux a mentionné les acides phosphoriques et boriques qui composent le composant de verre. Il a également parlé de la couronne de borosilicate, qui est proche de certains matériaux modernes sur la composition. Ceci peut être appelé la première expérience réussie dans la production de verre, qui a certaines propriétés optiques et un degré suffisant d'uniformité physique et chimique.

Dans l'industrie

Fabrication de verres optiques en industriel'échelle a commencé au début du XIXe siècle. Le suisse Gian et Fraunhofer ont introduit une méthode relativement stable d'obtention de tels verres dans une usine en Bavière. La clé du succès a été la réception du mélange à l'état fondu à l'aide de mouvements circulaires d'une tige d'argile immergée verticalement dans du verre. En conséquence, il a été possible d'obtenir un verre optique de qualité satisfaisante, d'un diamètre allant jusqu'à 250 mm.

Production moderne

Dans la production de verres optiques de couleurles additifs sont utilisés avec la teneur en cuivre, sélénium, or, argent et autres métaux. La cuisson a lieu à partir de la charge. Il est chargé dans des pots résistant au feu, qui, à leur tour, sont placés dans un four de verre. La composition de la charge peut inclure jusqu'à 40% de déchets de verre, un point important est la conformité de la composition de calcin et le verre de brassage. Le verre pendant la cuisson est continuellement mélangé avec une lame en céramique ou en platine. Ainsi, un état homogène est atteint.

Périodiquement, la masse fondue est prélevée pour un échantillon, selonqui contrôle la qualité. Une étape importante de la cuisson est la clarification: dans la masse de verre des substances clarifiantes ajoutées à la charge, une quantité importante de gaz est libérée. De grandes bulles se forment, qui montent rapidement, capturant les petites bulles qui se forment inévitablement au cours du processus de cuisson.

En conclusion, les pots sont retirés du four, aprèsqui se refroidit lentement. Le refroidissement, retardé par des méthodes spéciales, peut durer jusqu'à huit jours. Il doit être uniforme, sinon des contraintes mécaniques peuvent apparaître dans la masse, ce qui provoque des fissures.

Propriétés

Le verre optique est un matériau de productionlentilles. A leur tour, ils sont divisés en apparence en rassemblement et en dispersion. Les collecteurs comprennent une lentille biconvexe et une lentille plate-convexe, ainsi qu'une lentille concave-convexe, appelée «ménisque positif».

Le verre optique a un certain nombre de caractéristiques:

• L'indice de réfraction, déterminé par deux raies spectrales, que l'on appelle le doublet de sodium;
• dispersion moyenne, par laquelle on entend la différence de réfraction des raies rouge et bleue du spectre;
• coefficient de dispersion - le nombre donné par le rapport de la dispersion moyenne et de la réfraction.

Le verre optique de couleur est utilisé pour produire des filtres d'absorption. Selon le matériau, trois principaux types de verres optiques sont distingués:

• inorganique;
• plexiglas (organique);
• minéral-organique.

La composition du verre minéral comprend des oxydes et des fluorures. Verre optique de quartz se réfère également à inorganique (formule chimique SiO₂). Le quartz a une légère réfraction et une transmission élevée de la lumière, il est caractérisé par une résistance à la chaleur. Une large gamme de transparence permet de l'utiliser dans les télécommunications modernes (câbles à fibres optiques, etc.), le verre de silicate est également indispensable dans la fabrication de lentilles optiques, par exemple, le quartz est fabriqué par loupe.

Basé sur le silicium

Le verre de silicate transparent peut être soitoptique et technique. Optique est faite par la fusion de cristal de roche, c'est la seule façon d'obtenir une structure complètement homogène. Dans les verres opaques, de petites bulles de gaz à l'intérieur du matériau répondent à la couleur.

En plus du verre de quartz à base de siliciumproduit et soi-disant verre de silicium, qui, malgré une base similaire, a d'autres propriétés optiques. Les éléments en silicium sont capables de réfracter les rayons X et de transmettre les rayons infrarouges.

Verre organique

Le soi-disant plexiglas est fait sur la base dematériau polymère synthétique. Ce matériau transparent et dur se réfère aux thermoplastiques et est souvent utilisé en remplacement du verre de quartz. Plexiglas résistant à de nombreux facteurs environnementaux tels que l'humidité et à basse température, mais il est beaucoup plus souple et donc plus sensibles au stress mécanique. En raison de sa douceur, le verre optique organique est facile à traiter - il peut être «pris» même par l'outil le plus simple pour couper du métal.

Ce matériau est excellent pour le traitement au laser, il est facile d'appliquer un motif ou une gravure. En tant que lentille, elle reflète parfaitement les rayons infrarouges, mais manque les ultraviolets et les rayons X.

Application

Les verres optiques sont largement utilisés pourla fabrication de lentilles qui, à leur tour, sont utilisées dans de nombreux systèmes optiques. Une seule lentille collectrice est utilisée comme une loupe. Dans la technologie, les lentilles sont une partie importante ou importante des systèmes tels que les jumelles, les viseurs optiques, les microscopes, les théodolites, les télescopes, les caméras et les équipements vidéo.

Non moins important sont les verres optiques pour les besoins del'ophtalmologie, car sans eux il est difficile ou impossible de corriger les défauts visuels (myopie, astigmatisme, hypermétropie, perturbation de l'accommodation et autres maladies). Les lentilles pour lunettes avec dioptries peuvent être fabriquées à partir de verre de quartz et de plastique de haute qualité.

Astronomie

Les verres optiques sont les plus importants et les plus cherscomposant de n'importe quel télescope. Beaucoup de ventilateurs eux-mêmes collectent des réfracteurs, ce qui nécessite peu, mais le plus important - une lentille en verre à bulbe plat.

Au début du XIXe siècle, la fabrication d'unLa puissante lentille astronomique, ou plutôt son polissage, a pris plusieurs années. Par exemple, en 1982, le chef de l'Université de Chicago, William Harper, s'adressa au millionnaire Charles Yerkes pour lui demander de financer l'observatoire. Yerkes y investit environ trois cent mille dollars et quarante mille vont acheter un objectif pour le télescope le plus puissant de l'époque sur la planète. L'observatoire a été nommé en l'honneur du financier Yerkes, et jusqu'à présent ce réfracteur avec un diamètre de lentille de 102 cm est considéré comme le plus grand au monde.

Les télescopes de grand diamètre sont des réflecteurs, dans lesquels un miroir est un élément de collecte de lumière.

Il y a un autre type d'objectif utilisé commeen astronomie, et en ophtalmologie - un verre avec des surfaces convexes-concaves, ce qui est appelé ménisque. Il peut être de deux types: diffusion et collecte. Dans le ménisque disséquant, la partie extrême est plus épaisse que la partie centrale, et dans la collection plus mince est la partie centrale.