El vidrio óptico es un vidrio transparente especialmente fabricado que se utiliza como piezas para instrumentos ópticos. Se diferencia de la pureza habitual y aumenta la transparencia, la uniformidad y la f alta de color. También normaliza estrictamente la dispersión y el poder de refracción. El cumplimiento de dichos requisitos aumenta la complejidad y el costo de producción.
Historia
Puedes encontrar muchos ejemplos del uso diario de lentes, por ejemplo, una lupa es una lupa común - te ayudará a crear un pequeño proyector a partir de un teléfono inteligente común, pero los lentes ópticos han aparecido no hace mucho tiempo.
Los lentes se conocen desde la antigüedad, pero el primer intento serio de crear un vidrio similar al que se usa en los dispositivos modernos se remonta al siglo XVII. Entonces, el químico alemán Kunkel en uno de sus trabajos mencionó los ácidos fosfórico y bórico, que son parte del componente de vidrio. También habló sobre la corona de borosilicato, que está cerca de algunos materiales modernos en términos de composición. Esto se puede llamar la primera experiencia exitosa en la producción de vidrio con ciertas propiedades ópticas y un grado suficiente dehomogeneidad física y química.
En la industria
La producción de gafas ópticas a escala industrial comenzó a principios del siglo XIX. El suizo Gian, junto con Fraunhofer, introdujo un método relativamente estable para producir dicho vidrio en una de las plantas de Baviera. La clave del éxito fue la técnica de mezclar la masa fundida con la ayuda de movimientos circulares de una varilla de arcilla sumergida verticalmente en vidrio. Como resultado, fue posible obtener vidrio óptico de calidad satisfactoria, hasta 250 mm de diámetro.
Producción moderna
En la producción de vidrios ópticos coloreados, se utilizan aditivos de sustancias que contienen cobre, selenio, oro, plata y otros metales. Cocinar viene de la carga. Se carga en vasijas refractarias, que a su vez se colocan en un horno de vidrio. La composición de la carga puede incluir hasta un 40% de residuos de vidrio, un punto importante es el cumplimiento de la composición de casco de vidrio y vidrio fundido. La masa de vidrio durante la cocción se mezcla continuamente con una espátula de cerámica o platino. De esta manera se logra un estado uniforme.
Periódicamente, se toma la masa fundida para una muestra, que controla la calidad. Una etapa importante de la fusión es la clarificación: en la masa de vidrio, comienza la liberación de una cantidad significativa de gases a partir de las sustancias clarificantes que se agregaron inicialmente a la mezcla. Las burbujas grandes se forman y ascienden rápidamente, atrapando las burbujas más pequeñas que inevitablemente se forman durante el proceso de elaboración.
Finalmente, las ollas se retiran del horno, después de lo cualenfriar lentamente. El enfriamiento, retardado por técnicas especiales, puede durar hasta ocho días. Debe ser uniforme, de lo contrario se pueden formar tensiones mecánicas en la masa, que causan grietas.
Propiedades
El vidrio óptico es un material para la producción de lentes. Ellos, a su vez, se dividen por tipo en recolección y dispersión. Las lentes colectoras incluyen lentes biconvexas y plano-convexas, así como cóncavo-convexas, llamadas "menisco positivo".
El vidrio óptico tiene varias características:
- índice de refracción determinado por dos líneas espectrales llamadas el doblete de sodio;
- dispersión media, entendida como la diferencia entre la refracción de las líneas roja y azul del espectro;
- coeficiente de dispersión - un número dado por la relación entre la dispersión promedio y la refracción.
El vidrio óptico coloreado se utiliza para la producción de filtros de absorción. Según el material, existen tres tipos principales de gafas ópticas:
- inorgánico;
- plexiglás (orgánico);
- mineral-orgánico.
El vidrio inorgánico contiene óxidos y fluoruros. El vidrio óptico de cuarzo también pertenece a los inorgánicos (fórmula química SiO2). El cuarzo tiene baja refracción y alta transmisión de luz, se caracteriza por su resistencia al calor. Una amplia gama de transparencias permite su uso en modernostelecomunicaciones (cables de fibra óptica, etc.), también el vidrio de silicato es indispensable en la fabricación de lentes ópticas, por ejemplo, una lupa está hecha de cuarzo.
Basado en silicio
El vidrio de silicato transparente puede ser tanto óptico como técnico. La óptica se fabrica fundiendo cristal de roca, solo de esta manera se obtiene una estructura completamente homogénea. En los vidrios opacos, las pequeñas burbujas de gas dentro del material son las responsables del color.
Además del vidrio de cuarzo con base de silicio, también se produce el llamado vidrio de silicio que, a pesar de tener una base similar, tiene diferentes propiedades ópticas. Las células de silicio pueden refractar los rayos X y transmitir la radiación infrarroja.
Vidrio orgánico
El llamado plexiglás se fabrica sobre la base de un material polimérico sintético. Este material transparente y duro pertenece a los termoplásticos y se utiliza a menudo como sustituto del cristal de cuarzo. El plexiglás es resistente a muchos factores ambientales, como la alta humedad y las bajas temperaturas, pero es mucho más suave y, por lo tanto, más sensible al estrés mecánico. Debido a su suavidad, el vidrio óptico orgánico es fácil de procesar, incluso la herramienta de corte de metal más simple puede "tomarlo".
Este material es excelente para el procesamiento láser y es fácil de modelar o grabar. Como lente, refleja perfectamente los rayos infrarrojos, perotransmite rayos ultravioleta y rayos X.
Solicitud
Los anteojos ópticos se utilizan mucho para la fabricación de lentes que, a su vez, se utilizan en muchos sistemas ópticos. Una sola lente convergente se utiliza como lupa. En tecnología, las lentes son una parte importante o principal de sistemas tales como binoculares, miras ópticas, microscopios, teodolitos, telescopios, así como cámaras y equipos de video.
Las gafas ópticas no son menos importantes para las necesidades de la oftalmología, ya que sin ellas es difícil o imposible corregir las deficiencias visuales (miopía, astigmatismo, hipermetropía, alteración de la acomodación y otras enfermedades). Los cristales para gafas con dioptrías se pueden fabricar tanto con cristal de cuarzo como con plástico de alta calidad.
Astronomía
Los anteojos ópticos son un componente importante y más costoso de cualquier telescopio. Muchos aficionados montan sus propios refractores, requiere poco, pero lo más importante es una lente de vidrio plano-convexa.
A principios del siglo pasado, tomó varios años fabricar una poderosa lente astronómica, o más bien pulirla. Por ejemplo, en 1982, el director de la Universidad de Chicago, William Harper, se acercó al millonario Charles Yerkes con una solicitud para financiar el observatorio. Yerkes invirtió en él unos trescientos mil dólares, de los cuales cuarenta mil se gastaron en comprar una lente para el telescopio más potente del planeta en ese momento. El observatorio lleva el nombre del financiero Yerkes, y hasta ahora este refractor con un diámetro de lente de 102cm es considerado el más grande del mundo.
Los telescopios de gran diámetro son reflectores, en los que el espejo es un elemento captador de luz.
Hay otro tipo de lente que se usa tanto en astronomía como en oftalmología: el vidrio con superficies convexas-cóncavas, que se llama menisco. Puede ser de dos tipos: dispersión y recolección. En el menisco dispersor, la parte extrema es más gruesa que la central, y en el menisco colector, la parte central es más delgada.
