Il vetro ottico è un vetro trasparente appositamente realizzato che viene utilizzato come parti per strumenti ottici. Si differenzia dalla solita purezza e da una maggiore trasparenza, uniformità e incolore. Inoltre normalizza rigorosamente la dispersione e il potere rifrattivo. Il rispetto di tali requisiti aumenta la complessità e il costo di produzione.
Cronologia
Puoi trovare molti esempi di uso quotidiano delle lenti, ad esempio, una lente d'ingrandimento è una normale lente d'ingrandimento - ti aiuterà a creare un piccolo proiettore da un normale smartphone, ma gli occhiali ottici sono apparsi non molto tempo fa.
Le lenti sono note fin dall'antichità, ma il primo serio tentativo di creare un vetro simile a quello utilizzato nei dispositivi moderni può essere fatto risalire al XVII secolo. Quindi, il chimico tedesco Kunkel in una delle sue opere ha menzionato gli acidi fosforico e borico, che fanno parte della componente del vetro. Ha anche parlato della corona in borosilicato, che è vicina ad alcuni materiali moderni in termini di composizione. Questa può essere definita la prima esperienza di successo nella produzione di vetro con determinate proprietà ottiche e un grado sufficiente diomogeneità fisica e chimica.
Nel settore
La produzione di occhiali da vista su scala industriale iniziò all'inizio del XIX secolo. Lo svizzero Gian, insieme a Fraunhofer, ha introdotto un metodo relativamente stabile per produrre tale vetro in uno degli stabilimenti in Baviera. La chiave del successo è stata la tecnica di miscelazione del fuso con l'aiuto dei movimenti circolari di una bacchetta di argilla immersa verticalmente nel vetro. Di conseguenza, è stato possibile ottenere vetri ottici di qualità soddisfacente, fino a 250 mm di diametro.
Produzione moderna
Nella produzione di vetri ottici colorati vengono utilizzati additivi di sostanze contenenti rame, selenio, oro, argento e altri metalli. La cucina viene dalla carica. Viene caricato in pentole refrattarie, che a loro volta vengono poste in una fornace di vetro. La composizione della carica può comprendere fino al 40% di rifiuti di vetro, un punto importante è la conformità della composizione del rottame e del vetro fuso. La massa di vetro durante la cottura viene mescolata continuamente con una spatola di ceramica o platino. In questo modo si ottiene uno stato uniforme.
Periodicamente, il fuso viene prelevato per un campione, che ne controlla la qualità. Una fase importante della fusione è la chiarificazione: nella massa vetrosa inizia il rilascio di una quantità significativa di gas dalle sostanze chiarificanti che sono state inizialmente aggiunte alla miscela. Grandi bolle si formano e salgono rapidamente, intrappolando le bolle più piccole che inevitabilmente si formano durante il processo di produzione della birra.
Infine, le pentole vengono tolte dal forno, dopodichéraffreddare lentamente. Il raffreddamento, rallentato da tecniche speciali, può durare fino a otto giorni. Deve essere uniforme, altrimenti nella massa possono formarsi sollecitazioni meccaniche che provocano cricche.
Proprietà
Il vetro ottico è un materiale per la produzione di lenti. A loro volta, sono divisi per tipo in raccolta e dispersione. Le lenti da collezione includono lenti biconvesse e piano-convesse, nonché concave-convesse, chiamate "menisco positivo".
Il vetro ottico ha una serie di caratteristiche:
- indice di rifrazione determinato da due righe spettrali chiamate doppietto di sodio;
- dispersione media, che è intesa come la differenza tra la rifrazione delle linee rosse e blu dello spettro;
- coefficiente di dispersione - un numero dato dal rapporto tra dispersione media e rifrazione.
Il vetro ottico colorato viene utilizzato per la produzione di filtri ad assorbimento. A seconda del materiale, ci sono tre tipi principali di vetri ottici:
- inorganico;
- plexiglass (biologico);
- minerale-organico.
Il vetro inorganico contiene ossidi e fluoruri. Anche il vetro ottico al quarzo appartiene all'inorganico (formula chimica SiO2). Il quarzo ha una bassa rifrazione e un'elevata trasmissione della luce, è caratterizzato da resistenza al calore. Un'ampia gamma di trasparenze ne consente l'uso modernotelecomunicazioni (cavi in fibra ottica, ecc.), anche il vetro silicato è indispensabile nella fabbricazione di lenti ottiche, ad esempio una lente d'ingrandimento è fatta di quarzo.
Basato su silicio
Il vetro silicato trasparente può essere sia ottico che tecnico. L'ottica è realizzata fondendo il cristallo di rocca, solo in questo modo si ottiene una struttura completamente omogenea. Nei vetri opachi, le piccole bolle di gas all'interno del materiale sono responsabili del colore.
Oltre al vetro al quarzo a base di silicio, viene prodotto anche il cosiddetto vetro al silicio, che, nonostante una base simile, ha proprietà ottiche diverse. Le celle di silicio sono in grado di rifrangere i raggi X e trasmettere la radiazione infrarossa.
Bicchiere biologico
Il cosiddetto plexiglass è realizzato sulla base di un materiale polimerico sintetico. Questo materiale trasparente e duro appartiene ai termoplastici e viene spesso utilizzato come sostituto del vetro al quarzo. Il plexiglas è resistente a molti fattori ambientali, come l'umidità elevata e le basse temperature, ma è molto più morbido e, quindi, più sensibile alle sollecitazioni meccaniche. Grazie alla sua morbidezza, il vetro ottico organico è facile da lavorare - anche il più semplice utensile da taglio per metalli può "prenderlo".
Questo materiale è ottimo per la lavorazione laser e facile da modellare o incidere. Come obiettivo, riflette perfettamente i raggi infrarossi, matrasmette raggi ultravioletti e raggi X.
Applicazione
Gli occhiali ottici sono ampiamente utilizzati per la produzione di lenti, che, a loro volta, sono utilizzate in molti sistemi ottici. Una singola lente convergente viene utilizzata come lente d'ingrandimento. Nella tecnologia, gli obiettivi sono una parte importante o principale di sistemi come binocoli, mirini ottici, microscopi, teodoliti, telescopi, nonché fotocamere e apparecchiature video.
I vetri ottici non sono meno importanti per le esigenze dell'oftalmologia, perché senza di essi è difficile o impossibile correggere i disturbi visivi (miopia, astigmatismo, ipermetropia, disturbo dell'alloggio e altre malattie). Le lenti per occhiali con diottrie possono essere realizzate sia in vetro al quarzo che in plastica di alta qualità.
Astronomia
Gli occhiali ottici sono un componente importante e più costoso di qualsiasi telescopio. Molti hobbisti assemblano i propri rifrattori, richiede poco, ma la cosa più importante è una lente di vetro piano-convessa.
All'inizio del secolo scorso, ci sono voluti diversi anni per produrre una potente lente astronomica, o meglio per lucidarla. Ad esempio, nel 1982, il capo dell'Università di Chicago, William Harper, si rivolse al milionario Charles Yerkes chiedendogli di finanziare l'Osservatorio. Yerkes vi ha investito circa trecentomila dollari, di cui quarantamila spesi per l'acquisto di una lente per il telescopio più potente del pianeta in quel momento. L'osservatorio prende il nome dal finanziere Yerkes e fino ad ora questo rifrattore con un diametro della lente di 102cm è considerato il più grande del mondo.
I telescopi di grande diametro sono riflettori, in cui lo specchio è un elemento di raccolta della luce.
C'è un altro tipo di lente usata sia in astronomia che in oftalmologia: il vetro con superfici convesse-concave, chiamato menisco. Può essere di due tipi: dispersione e raccolta. Nel menisco scattering la parte estrema è più spessa di quella centrale e nel menisco collettore la parte centrale è più sottile.
