Оптическое стекло

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
(перенаправлено с «Кронглас»)
Перейти к: навигация, поиск
Оптическое стекло

Опти́ческое стекло́ — (оптические материалы) стекло специального состава, используемое для изготовления различных оптических систем.

Содержание

Специальные оптические стёкла изготавливается на основе группы неорганических, оксидных нанопорошковых прозрачных керамических материалов, органических, минералоорганических стекол и др. материалов. Отдельные сорта характеризуются избирательной прозрачностью к разным лучам видимого и невидимого участков спектра света, особой прозрачностью и другими специальными свойствами (например, разной твёрдостью, упругостью, биологической совместимосью). Особые требования предъявляют к стеклам для изготовления контактных линз, кремниевых оптических стекол, апохроматов, линз для ИК-лучей, рентгеновского излучения и т.д.

Создание специальной отрасли - производства оптического стекла[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Точная механика и оптика

Для обработки оптического стекла используют специальное оборудование и технологии. В силу исключительно высоких требований, предъявляемых к качеству изображения, расширения области применения оптических устройств, возникла необходимость в изготовлении широкого ассортимента специальных сортов стёкол, различных по свойствам и составу. Оптическое стекло в отличие от обыкновенного должно обладать особенно высокой прозрачностью, чистотой, однородностью, заданным коэффициентом преломления, в нужных случаях — избирательной прозрачностью к определённым спектрам длин волн (например, в приборх ночного видения - прозрачность к ИК-излучению, в фильтрах, покрытия в апохроматах и т.д.). Выполнение этих требований значительно изменяет его химический состав, применяет совершенную технологию изготовления и обработку оптических стекол, позволяющую их изготовление. Состав оптического стекла на базе оптических неорганических материалов как оксид кремния (SiO2), сода, борная кислота, соли бария, оксид свинца, фториды, оксид германия, оптических органических материалов — материалы полиметилметакрилата (ПММА), минералоорганических оптических стекол позволяет улучшать оптические возможности оптических систем с дополнительными новыми свойствами.

Виды оптического стекла[править]

Оптические стёкла делятся на:

Оптические стёкла из неорганических материалов[править]

Кварцевое стекло[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Кварцевое стекло
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Линзы из кварца
Плоско-выпуклая линза

Линзы, получаемые из оптического кварцевого стекла, обладают рядом дополнительных оптических свойств, необходимых для специальных, прецизионных оптических систем, по сравнению с основной группой линз из природного кварца, применяемых в области видимого участка электромагнитного спектра и отличаются:

Стёкла из кремния[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Линза из кремния
Линза из кремния для преломления Х-лучей

В настоящее время в производстве изготовления различных стекол используются современные технологии получения и обработки. Применение новых абразивных в том чисое алмазных инструментов, специальных паст при шлифовании, суперфинише и полировки дало возможность наладить производство твёрдых и сверхтвёрдых оптических стекол, сочетающих сверхвысокую изотропию, низкую дисперсию с самым высоким значением коэффициента преломления (например, стёкла, линзы, зеркала из кремния, в диапазоне длин волн 1—7 мкм имеют показатель преломления nD = 3,49!, созданы параболические линзы из кремния, преломляющие и фокусирующие Х-лучи — Оптические элементы из кремния[2]).

Оптические стёкла из кремния имеют:
  • сверхвысокую изотропию;
  • низкую дисперсию;
  • самый большой с абсолютным значением коэффициент преломления nD=3,49 !; [3]
  • прозрачные в ИК области 2 мм - 760 нм шкалы электромагнитных волн;
  • стойкость работы в зоне Х-излучения;
  • возможность сохранять свои свойства и характеристики в течение длительного времени при возможном воздействии внешних факторов (механических, климатических, лучевых, химических, бактериологических и т.п.);
  • высокую плотность = 2,33 г/см3.
  • биологическую совместимость для медицинского применения (биостекло).

Стёкла из германия[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Германий

Германий в виде диоксида GeO2 находит широкое применение в изготовлении оптических устройств как линз, объективов и др., применяемых в оптической промышленности.

Свойства оптического стекла из GeO2[править]

  • Коэффициент преломления n=1.7;
  • Дополнительно высокая прозрачность к ИК-лучам света;
  • Низкая дисперсия;
  • Высокая твёрдость.

Это делают его полезным как оптический материал для изготовления широкоугольных объективов, применения линз в оптическом микроскопе.

Составы на основе диоксида кремния и диоксида германия ("кварц-германий") используется как оптический материал для оптоволокон и оптических волноводов.

Правильная дозировка примесей диоксида германия с элементами кварца, кремниевыми составляющими и др. при приготовлении шихты при стекловарении позволяет точно контролировать и регулировать величину коэффициента преломления линз. Например, очки из кварца-германия имеют более низкую вязкость и более высокий преломляющий коэффициент, нежели чем очки из чистого кварца.

В оптоволоконном производстве Германий сейчас заменяет титан как примесь кварца для волокна из кварца, устраняя потребность в последующей термообработке, которая делает волокна ломкими.[4]

Ситалловые оптические стекла[править]

Ситалловые оптические стекла получают на основе стекол системы Li2O-Al2O3-SiO2 со светочувствительными добавками (соединения Аu, Ag, Сu), которые под действием УФ облучения и дальнейшей тепловой обработки стекла способствуют при варке стекла формировать структуру с мелкокристаллической фазой в силу избирательной кристаллизации. Благодаря чему получены оптические материалы ситаллы, наделённые широким диапазоном характеристик стекломатериалов. Они находят применение в микроэлектронике, в оптике, ракетной и космической технике, полиграфии как светочувствительные материалы (например, для изготовления оптических печатных плат, в качестве светофильтров), строительстве и т.д.

Прозрачные керамические материалы[править]

Прозрачные керамические линзы — получаемые на базе нанопорошковых светопрозрачные керамических материалов на основе нанопорошков, формируемых с кубической симметрией расположения атомов и межкристаллитными границами в процессе высокотемпературного прессования с плотностью, близкой к монокристаллам данных соединений и обладающие минимальным рассеянием прходящих световых лучей, высокой прозрачностью в зоне коротких и других длин электромагнитных волн, твёрдостью, дисперстностью, с коэффициентом преломления n = 2,08.(CASIO EXILIM EX-S100 и CASIO EXILIM EX-S500)[5]

Состав и свойства стекла[править]

Оптические натриево-силикатные стекла носят общее название кро́нов. Стекло, изготовленное с добавлением фосфорного ангидрида, называется фосфорным кроном, борного ангидрида — боро-силикатным кроном и т. д. Оптическое стекло, в состав которого входит свинец, называется фли́нтом; при его содержании до 50 % — лёгким, а свыше 50 % — тяжёлым флинтом. Флинт имеет больший показатель преломления, чем крон.

Эти два типа стекол наиболее ходовые при изготовлении оптических устройств, например, объективов для уменьшения хроматические аберрации, работающих в диапазоне длин волн видимого спектра света. Положительные линзы (которые в центре толще, чем по краям) изготавливаются из крона, отрицательные — из флинта. При разработке оптического прибора для каждой линзы подбирается определённый сорт оптического стекла по каталогу предприятия-изготовителя. На рисунке приведена Диаграмма Аббе для наиболее распространённых видов стекол, в координатах зависимость показателя преломления (nD) от коэф. дисперсии света (vD). См. также диаграмма Аббе nd (Vd) - Schott 2000 от ЛОМО [Файл:Dispersionskurven.PNG|thumb|upright=1.8|Abhängigkeit des Brechungsindex von der Wellenlänge für einige optische Glassorten.]]

Glasart Schott Hoya Corning Brechungsindex nd
Quarzglas 1,46
Fluor-Kronglas N-FK51A 1,49
Kronglas N-K5 C5 1,52
Borosilikat-Kronglas N-BK7 BSC7 BSC B16-64 1,52
ZERODUR® 1,54
Barium-Kronglas N-BaK4 1,57
Leichtflintglas LF5 FL5 1,58
Schwerkronglas N-SK4 BaCD4 1,61
Flintglas F2 1,62
Schwerflintglas N-SF10 FeD D28-28 1,73
Schwerflintglas SF6 FD6 FeD E05-25 1,81
Lanthan-Schwerflintglas N-LaSF9 TaFD9 1,85


Диаграммы Аббе[править]

Классификация оптических  стекол (диаграмма Аббе) (см. пояснения в тексте)

ЛК - лёгкий крон, ФК - фосфатный крон, ТФК - тяжелый фосфатный крон, К - крон, БК - баритовый крон, ТК - тяжелый крон, СТК -сверхтяжелый крон, КФ - кронфлинт, ЛФ - легкий флинт, Ф - флинт, БФ - баритовый флинт, ТБФ - тяжелый баритовый флинт, ТФ - тяжелый флинт, СТФ - сверхтяжелый флинт, ОК -особый крон, ОФ - особый флинт.

Диаграмма Аббе для оптических стёкол
Влияние компонентов стекла на число Aббе, для некоторых основных типов стекла

На диаграмме Аббе приведены сведения о показателе преломления разных типов стекла (красные точки). Стёкла характеризованы с помощью (Schott Glass letter-number code), отражающего их состав и положение на диаграмме компонент, и число Аббе (Abbe number) определённых "основных" классов стекла.[6] См. также подробную статью en:Abbe number, а также ru:Низкодисперсионное стекло

В настоящее время для уменьшения хроматических аберраций применяются многослойное просветляющие покрытия поверхностей линз тонкими плёнками оптических материалов с более высоким коэффициентом преломления. Например, изготовление объективов — апохроматов. Что важно при переходе на многолинзовые зум-объективы и в оптических системах, работающих в телескопах, в научных целях, для съёмок в областях: видимого, ультрафиолетового спектра, в зоне ИК- и УФ-излучения, Х-излучения и которые рассчитываются, соответственно, для диапазонов длин волн, где они применяются. В этом отношении оптические стёкла из кремния, кварца в настоящее получают широкое применение, т.к. они обладают самыми высокими и низкими коэффициентами преломлением) лучей света: кремниевые линзы с nD = 3,49!, кварцевые — с nD = 1,459, прозрачностью, твёрдостью, изотропностью и др. Т.е. применение просветляющих покрытий и специальных сортов стекла позволяют изготавливать высококачественную оптическую продукцию.

Показатель преломления[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Показатель преломления

Основные свойства оптического стекла характеризуются коэффициентом преломления, средней дисперсией и коэффициентом дисперсии. В отдельных случаях для характеристики оптических стёкол используется частные дисперсии и относительные частные дисперсии.

Ранее (со времён Шотта и Аббе), и до недавнего времени, для характеристики оптических стёкол использовался коэффициент преломления \(~n_D\), определяемый для жёлтой спектральной D -линии натрия (λ=589.3 нм).

Однако, это не одиночная линия, а пара (так называемый, "натриевый дублет"), что не могло не сказаться на точности измерений, поэтому сейчас в качестве главного коэффициента преломления (\(~n_\lambda\)) стали принимать его значение либо для жёлтой d-линии гелия с λ=587,56нм , либо для жёлто-зелёной e -линии ртути с λ=546,07нм . Первый (\(~n_d\)) используется такими производителями Schott, Hoya, Ohara и др., второй (\(~n_e\)), в частности, принят в документации российских производителей.

В настоящее время достигнутые пределы значений \(~n_d\) промышленных оптических стёкол составляют примерно 1,43 - 2,08.

Показатель преломления nD для оптических стекол прозрачных для ИК-излучения, УФ-лучей, Х-излучения имеют свои значения и определяется в зависимости от дополнительных особых свойств оптического стекла. Например, линии спектра c λ=1—7 мкм для кремниевых оптических стекол имеют nD = 3,49!

Допустимое отклонение зависит от категории оптического стекла и нормируется величиной ±(3-20)×10-4

Средняя дисперсия[править]

Средняя дисперсия — определяется как разность показателей преломления nF для синей линии спектра λ=488.1 нм и nC для красной линии спектра с λ=656.3 нм; Величина средней дисперсии представляется как (nF-nC)×105 и лежит в диапазоне 639-3178, с допустимым отклонением ±(3-20)×10-5.

Коэффициент дисперсии[править]

Коэффициент дисперсии (число Аббе, \(~\nu_\lambda\)) — задаётся отношением разности показателя преломления \(~n_\lambda\) без единицы к средней дисперсии.
Ранее определялось выражением, включающим показатель преломления \(~n_D\) для жёлтой спектральной линии натрия.

\(\nu_D=\frac{n_D - 1}{n_F - n_C}\)

В настоящее время основными вариантами коэффициента дисперсии являются, либо

\(\nu_d=\frac{n_d - 1}{n_F - n_C}\)

либо

\(\nu_e=\frac{n_e - 1}{n_{F'} - n_{C'}}\)

где средняя дисперсия определяется, как разность показателей преломления для голубой (F' ) и красной (C' ) линий кадмия.

В настоящее время значения \(~\nu_d\) для промышленных оптических стёкол находятся в пределах от 17 до 95.

Частные дисперсии и относительные частные дисперсии[править]

Частные дисперсии – это разности \(~n_{\lambda_4}-n_{\lambda_5}\) двух значений показателя преломления при некоторых произвольно выбранных длинах волн \(~\lambda_4\) и \(~\lambda_5\), не совпадающих с длинами волн \(~\lambda_2\) и \(~\lambda_3\), выбранными для расчёта средней дисперсии (и как правило, с более узким спектральным интервалом).

Относительные частные дисперсии \(~P_{{\lambda_4}{\lambda_5}}\) – это отношения частных дисперсий к средней дисперсии.

\(P_{{\lambda_4}{\lambda_5}}=\frac{n_{\lambda_4} - n_{\lambda_5}}{n_{\lambda_2} - n_{\lambda_2}}\)

Хотя, для большинства оптических стёкол зависимость относительных частных дисперсий от коэффициента средней дисперсии (чиса Аббе) близка к линейной, однако, зависимость показателя преломления оптического материала, от длины волны света, представляет из себя сложную кривую. Форма этой кривой определяется параметрами конкретного материала и будет различной для разных типов оптических стёкол. Таким образом, частные дисперсии и относительные частные дисперсии служат для детализации зависимости изменений показателя преломления стекла от изменений длины волны.

Такая детализация необходима при расчёте высококачественных ахроматических и апохроматических компонентов, поскольку учёт хода относительных дисперсий, на этапе выбора стёкол, позволяет в дальнейшем значительно уменьшить вторичный спектр. Так как, в общем случае, величина вторичного спектра пропорциональна отношению разности частных дисперсий выбранной пары стёкол к разности показателей средних дисперсий этих стёкол.

\(\Delta s=f'\frac{P_1 - P_2}{\nu_1 - \nu_2}\)

где: \(~P_1\) и \(~P_2\) - относительные частные дисперсии; \(~\nu_1\) и \(~\nu_2\) - коэффициенты средней дисперсии; \(~f'\) -фокусное расстояние объектива.

Для практики наиболее важны - частная дисперсия для синего участка спектра \(~n_g-n_F\) или \(~n_g-n_{F'}\) (где \(~n_g\) - коэффициент преломления для фиолетовой g-линии ртути) и соответствующая ей относительная частная дисперсия \(~P_{gF}\) (или \(~P_{gF'}\)), поскольку в пределах именно этого участка коэффициент преломления материалов изменяется с длиной волны наиболее значительно.

Коэффициент поглощения света и диапазон прозрачности[править]

В области прозрачности оптических стёкол (кроме специальных видов цветных стёкол) коэффициент поглощения не более 0.2-3 %.

Glasart SiO2 Al2O3 Na2O K2O CaO P2O5 B2O3 PbO BaO Li2O TiO2 ZrO2 ZnO MgO Transmissionsbereich
Quarzglas 100 200...2000 nm
Borosilikatglas 80 3 4 0,5 12,5 350...2000 nm
Kronglas (K) 73 2 5 17 3 350...2000 nm
Borosilikat-Kronglas (BK7)[7] 70 8,4 8,4 10 2,5 350...2300 nm
Flintglas (F) 62 6 8 24 400...2500 nm
ZERODUR®[8] 55,4 25,4 0,2 0,6 7,2 3,7 2,3 1,8 1,6 1 400...2700 nm
Schwerflintglas (SF6)[7] 27,3 1,5 71 380...2500 nm

Специальные («особые») стёкла[править]

Отклонения относительных частных дисперсий некоторых оптических стёкол и кристаллов (CaF2 и BaF2) от «нормальной прямой»

Кроме того, существуют, так называемые, «особые» стёкла, или стёкла с «особым ходом частных дисперсий». Большинство из них относятся к двум типам объединённым собирательными терминами «ланг-кроны» (кроны с увеличенными относительными частными дисперсиями) и «курц-флинты» (флинты с уменьшенными частными дисперсиями). Эти наименования, происходящие от немецких слов lang (длинный) и kurz (короткий), весьма условны, и для большинства «особых» стёкол не связаны напрямую с особенностями химического состава и/или структуры.

В современных каталогах оптических стёкол, для отображения «особых» характеристик, используются графики (диаграммы) зависимости относительных частных дисперсий от коэффициента средней дисперсии (например, \(~P_{gF}\) от \(~\nu_d\) в каталоге Schott). На этих графиках оптические стёкла располагаются вдоль, так называемой, «нормальной прямой», непосредственно на которой находятся стёкла с линейной зависимостью \(~P_{gF}\) от \(~\nu_d\).

При этом, стёкла с незначительным отклонением хода частных дисперсий (\(~\Delta\nu_{\lambda_1}\le 3\)), и находящиеся вблизи нормальной прямой, принято называть «нормальными», а расположенные на бо́льшем удалении (имеющие бо́льшее отклонение хода частных дисперсий) - «особыми» («abnormal»).

Диаграмма «относительная частная дисперсия – коэффициент дисперсии», так же, была предложена Эрнстом Аббе, однако, в избежании путаницы, её не принято называть именем автора.

Из стёкол относящихся к первому из типов (ланг-кроны) следует отметить, так называемые, низкодисперсные стёкла, различные по составу, но отличающиеся, как высокими значениями коэффициента средней дисперсии, так и высоким значением относительной частной дисперсии (то есть, значительным отклонением хода частных дисперсий от «нормального»).

Группа «курц-флинтов» так же объединяет различные по составу стёкла. В частности, под это определение подпадают практически всё Шоттовские стёкла типов LaK, LaF, LaSF, а так же российские СТК и ТБФ с высоким содержанием окиси лантана. Причём, отклонения особых флинтов от «нормальной прямой», как правило, невелики.

«Особые» флинты с повышенными значениями относительной частной дисперсии (ланг-флинты) - это, как правило, либо тяжёлые и сверхтяжёлые флинты с максимальным содержанием окиси свинца, либо титановые флинты с высоким содержанием окиси титана.

Свойства стёкол[править]

Таблица основных характеристик оптических стекол[править]

Свойства и единицы измерения Неорганическое стекло

(Оксидные — кроны (силикатные, кварцевое, германатные, фосфатные, боратные)

Неорганическое стекло

(стёкла и плосковыпуклые линзы на базе однородного кремния, прозрачные для инфракрасного излучения, стойкие к Х-излучению).

Неорганическое стекло

(оптическое ситалловое)

Органическое стекло(на базе полиметилметакрилата (ПММА) (синтетического полимера метилметакрилата). Минералоорганическое стекло

(на базе кремний-органического или кремний-фторорганического полимера силикона и гидрофильного полимера гидрогеля)

Плотность

(г/куб.см)

2,52 2,33 2,53 1,19 1,19
Нормируемая

длина волны (λ нм, мкм)

488.1 - 656.3 нм 1 - 7 мкм 1 - 7 мкм 488.1 - 656.3 нм 488.1 - 656.3 нм
Средний Коэфф.

преломл. (nD)

~1,52 ~3,44 ~1,554 ~1,45 ~1,4
Прозрачность

(поглощение) света в (%)

97 - 99 до 80 93 - 95 92 - 93 91 - 92

Производство неорганического оптического стекла[править]

Для получения цветного стекла в состав белого стекла при варке вводят вещества, содержащие медь, золото, селен и др.

Варка оптического стекла производится из шихты в специальных огнеупорных горшках, помещаемых в стекловаренную печь. В составе шихты может быть до 40 % стеклобоя того же состава, что и варящееся стекло. Процесс варки длится около 24 часов. Нагрев производится, как правило, с помощью водородных горелок, при этом температура в печи достигает 1500 °C. В процессе варки стекломассу непрерывно перемешивают керамической мешалкой для достижения однородного состояния и несколько раз берут пробу для контроля качества. Одним из этапов варки является осветление. На этом этапе в стекломассе выделяется большое количество газов из веществ-осветлителей, добавляемых в шихту. Образующиеся крупные пузыри быстро поднимаются к поверхности, захватывая по пути более мелкие, которые в любом случае образуются при варке. По окончании плавки стекла горшок извлекается из печи и подвергается замедленному охлаждению, длящемуся 6-8 дней. Вследствие неравномерности остывания массы в ней образуются натяжения, которые вызывают растрескивание стекла на большое количество кусков.

После остывания куски стекла сортируются по размерам и качеству, затем годные отправляются для дальнейшей обработки. В целях сокращения времени на механическую обработку оптические детали изготавливаются не из обычных кусков стекла, полученных после варки, и из специальных прессованных плиток или заготовок. Во избежание натяжений, вызываемых неравномерным охлаждением массы, полученные таким способом заготовки нагревают до 500 °C и затем подвергаются исключительно медленному охлаждению в электрических печах, так называемому отжигу. Если при этом температура упадет резко, в стекле возникнут натяжения, которые приведут к появлению анизотропии. Также может образоваться вторичная мошка.

После отжига получившуюся заготовку исследуют с помощью оптичеких приборов контроля качества и составляют карту дефектов, на которой указывают размеры, местоположение и характер пороков стекла.

Обработка оптического неорганического стекла[править]

Обычно, руководствуясь картой дефектов, заготовку распиливают алмазными пилами на более мелкие прямоугольные или вырезают из нее цилиндры с помощью круговых пил. Получающимся заготовкам стараются придать форму, максимально приближенную к форме будущего оптического изделия с небольшим запасом. Также достаточно часто прямоугольные заготовки нагревают до состояния пластической деформации и прессованием получают из них изделия формы, близкой к требуемой. Затем эти заготовки закрепляют в блоки (как правило, из гипса) и шлифуют. Шлифование включает в себя несколько стадий; на каждой из последующей используют все все более мелкие абразивные зерна. После каждой стадии шлифования стекло промывают. После того, как стекло отполировано, его форму контролируют и затем заготовку полируют. Полирование стекла является длительным физико-химическим процессом, который длится до 3-х суток. После полирования получается готовая рабочая поверхность изделия, готовая к использованию. Эту поверхность защищают, извлекают заготовку из блока и вновь собирают блок, но заготовки крепят другой стороной кверху и аналогично шлифуют и полируют другие рабочие поверхности.[9]

Дефекты оптического неорганического стекла[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Пороки стекла

К оптическому стеклу предъявляют повышенные требования по однородности и изотропности. Пороки стекла возникают в реальных условиях производства (варки) стёкол, вследствие ограниченного времени на установление равновесия в стекломассе, слишком быстрого охлаждения и т.д.

Стекло, предназначенное для ответственных оптических элементов, требует чистых сырьевых компонентов, специальных приёмов варки и охлаждения. Так, стекло для заготовок крупнейших зеркал оптических телескопов охлаждают многие месяцы, для снятия внутренних напряжений.

Оптические стёкла ситалловые[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Ситаллы

Оптическое стекло на базе фотоситаллов получают на основе стекол системы Li2O-Al2O3-SiO2 со светочувствительными добавками (соединения Аu, Ag, Сu), которые под действием УФ облучения и дальнейшей тепловой обработки стекла способствуют его избирательной кристаллизации. Они находят применение в микроэлектронике, ракетной и космической технике, оптике, полиграфии как светочувствительные материалы (например, для изготовления оптических печатных плат, в качестве светофильтров).

Оптические стёкла из органических материалов[править]

Органическое стекло[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Органическое стекло
Очки из оптического оргстекла
Связка оптоволокна

Оптическое органическое стекло (оргстекло) — твёрдый, хрупкий, чисто аморфный материал, отличающийся формированием при определённых условиях в процессе переохлаждения расплавленного материала полиметилметакрилата (ПММА) (синтетического полимера метилметакрилата). Оптическое оргстекло (ПММА) часто используется как альтернатива силикатному оптическому стеклу т.к. оно:

  • Устойчиво к внешним воздействиям (влага, холод и т. д.);
  • Более мягкое, чем обычное стекло и чувствителено к царапинам (этот недостаток исправляется нанесением стойких к царапинам покрытий);
  • Лёгкая механическая обрабатываемость обычным металлорежущим инструментом;
  • Легко режется лазером и удобно для гравировки;
  • Хорошая прозрачность и пропускает ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, отражая при этом инфракрасные лучи; светопропускание оргстекла несколько меньшее (92—93 % против 99 % у лучших сортов силикатного стекла);
  • Низкая устойчивость к действию спиртов, ацетона и бензола;
  • Оргстекло это оптический материал;
  • Безосколочный материал ( безопасен и применяется во всех видах транспорта (особенно в самолётостроении);
  • Легко формуемый при нагревании;
  • Водостойкий материал;
  • Нейтрален к лучам света, метео-условиям, действию авиационного бензина и маселам[10].
  • Оргстекло бывает дух типов — литьевое и экструзионное.

Оптические стёкла из минералоорганических материалов[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Контактные линзы
Линзы контактные
Мужчина с контактными линзами, изменяющими цвет глаз

Контактные линзы изготавливаются в настоящее время из элластичных материалов, самостоятельно сохраняющих необходимую кривизну.

Так называемые мягкие линзы состоят из специальных силикон-гидрогелевых органических материалов, которые благодаря сочетанию гидрофильных свойств и высокой кислородопроницаемости могут непрерывно использоваться в течение 30 дней круглосуточно. [11]

Материал линзы, как правило, делается прозрачным или слегка окрашенным (для того, чтобы упавшую линзу, практически невидимую в воздушной, и особенно в водной среде, легче было найти). Однако есть разновидности линз, у которых центр окрашен в различные цвета или сочетания цветов. Это позволяет менять цвет глаз или делать его совершенно необычного цвета, не встречающегося в природе (и даже наносить рисунок). Контактные линзы с рисунком, как правило, не имеют оптической силы и используются в развлекательных целях.

На линзы может наноситься маркировка, обозначающая лицевую сторону, и, иногда — её оптические свойства.

Просветление оптики[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Просветление оптики
Принцип работы просветляющего покрытия

После полирования производится контроль качества поверхности стекла и затем для улучшения характеристик изделия может быть произведено просветление оптики путем нанесения тонких прозрачных плёнок, как правило, диэлектрических. Нанесение покрытий значительно увеличивает светопропускание оптической системы линз, граничащих с воздухом, а также внутри объектива. Просветляющие плёнки уменьшают отражение и светорассеяние, увеличивают разрешающую способность объектива, отчего получаемое изображение становится более детализированным, увеличивается контрастность оптического изображения.

См. также[править]

Литература[править]

  • Краткий фотографический справочник. Под общей редакцией д.т. н. Пуськова В. В., изд. 2-е, М., Искусство, 1953.
  • И. Я. Бубис и др., под общ. ред. С.М. Кузнецова и М.А. Окатова, Справочник технолога оптика. Л. Машиностроение. 1983
  • Волосов Д.С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971
  • Качалов Н. Стекло. Издательство АН СССР. Москва. 1959
  • Н. Н. Качалов и В. Г. Воано. Основы производства оптического стекла. Л. ОНТИ-Химтеорет, 1936
  • Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съемка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977
  • Гл.ред. Е. А. Иофис Фотокинотехника. Энциклопедия. — М.: «Советская Энциклопедия», 1981.> Статья «Оптическое стекло». Автор С. В. Кулагин.

Ссылки[править]

  1. http://bse.sci-lib.com/article106115.html]
  2. http://www.fluoride.su/Silicon.html
  3. http://www.fluoride.su/Silicon.html
  4. Chapter Iii: Optical Fiber For Communications
  5. http://www.aphoto.ru/model/casio/index.htm
  6. Abbe number calculation of glasses
  7. а б D. Heiman, D. S. Hamilton, R. W. Hellwarth: Brillouin scattering measurements on optical glasses. In: Physical Review B (Condensed Matter). Volume 19, Issue 12, June 15, 1979, S.6583-6592 (PDF).
  8. Michael J. Viens: Fracture Toughness and Crack Growth of Zerodur. In: NASA Technical Memorandum 4185. April 1990 (PDF).
  9. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3122.html
  10. Karl Anders und Hans Eichelbaum Wörterbuch des Flugwesens. Verlag von Quelle and Meyer. Leipzig, 1937, S. 266-267
  11. http://www.nsc.ru/HBC/hbc.phtml?15+320+1

Внешние ссылки[править]