الزجاج البصري عبارة عن زجاج شفاف مصنوع خصيصًا يستخدم كأجزاء للأجهزة البصرية. إنه يختلف عن النقاء المعتاد وزيادة الشفافية والتوحيد وعديم اللون. كما أنه يعمل بشكل صارم على تطبيع التشتت وقوة الانكسار. الامتثال لهذه المتطلبات يزيد من تعقيد وتكلفة الإنتاج.
التاريخ
يمكنك العثور على العديد من الأمثلة على الاستخدام اليومي للعدسات ، على سبيل المثال ، العدسة المكبرة هي عدسة مكبرة عادية-ستساعدك على إنشاء جهاز عرض صغير من هاتف ذكي عادي ، لكن ظهرت النظارات البصرية منذ وقت ليس ببعيد.
العدسات معروفة منذ العصور القديمة ، ولكن أول محاولة جادة لإنشاء زجاج مشابه لتلك المستخدمة في الأجهزة الحديثة يمكن إرجاعها إلى القرن السابع عشر. لذلك ، ذكر الكيميائي الألماني Kunkel في أحد أعماله أحماض الفوسفوريك والبوريك ، والتي تعد جزءًا من مكون الزجاج. كما تحدث عن تاج البورسليكات القريب من بعض المواد الحديثة من حيث التركيب. يمكن أن يسمى هذا أول تجربة ناجحة في إنتاج الزجاج بخصائص بصرية معينة ودرجة كافية منالتجانس الفيزيائي والكيميائي.
في الصناعة
بدأ إنتاج الزجاج البصري على نطاق صناعي في بداية القرن التاسع عشر. قدم Swiss Gian ، جنبًا إلى جنب مع Fraunhofer ، طريقة مستقرة نسبيًا لإنتاج مثل هذا الزجاج في أحد المصانع في بافاريا. كان مفتاح النجاح هو تقنية خلط المصهور بمساعدة حركات دائرية لقضيب طيني مغمور رأسياً في الزجاج. نتيجة لذلك ، كان من الممكن الحصول على زجاج بصري ذي جودة مرضية ، يصل قطره إلى 250 مم.
انتاج حديث
في إنتاج النظارات البصرية الملونة ، يتم استخدام مواد مضافة تحتوي على النحاس والسيلينيوم والذهب والفضة ومعادن أخرى. الطبخ يأتي من الشحن. يتم تحميله في أواني مقاومة للحرارة ، والتي بدورها توضع في فرن زجاجي. يمكن أن يشتمل تكوين الشحنة على ما يصل إلى 40٪ من نفايات الزجاج ، والنقطة المهمة هي توافق تركيبة آسارة الزجاج وذوبان الزجاج. يتم خلط كتلة الزجاج باستمرار أثناء الطهي باستخدام ملعقة مصنوعة من السيراميك أو البلاتين. بهذه الطريقة يتم تحقيق حالة موحدة.
بشكل دوري ، يتم أخذ عينة الذوبان ، والتي تتحكم في الجودة. مرحلة الذوبان المهمة هي التوضيح: في الكتلة الزجاجية ، يبدأ إطلاق كمية كبيرة من الغازات من مواد التصفية التي تمت إضافتها في البداية إلى الخليط. تتشكل الفقاعات الكبيرة وتنمو بسرعة ، محاصرة الفقاعات الأصغر التي تتشكل حتماً أثناء عملية التخمير.
أخيرًا يتم إخراج الأواني من الفرن وبعد ذلكيبرد ببطء. يمكن أن يستمر التبريد ، الذي يتم إبطائه بواسطة تقنيات خاصة ، لمدة تصل إلى ثمانية أيام. يجب أن تكون موحدة ، وإلا فقد تتشكل ضغوط ميكانيكية في الكتلة ، مما يتسبب في حدوث تشققات.
خصائص
الزجاج البصري مادة لإنتاج العدسات. وهي بدورها مقسمة حسب النوع إلى تجميع وتشتت. عدسات التجميع تشمل العدسات ثنائية التحدب والمستوية المحدبة ، وكذلك العدسات المقعرة المحدبة ، والتي تسمى "الغضروف المفصلي الإيجابي".
الزجاج البصري له عدد من الخصائص:
- معامل الانكسار يحدده خطان طيفيان يسميان مضاعفة الصوديوم ؛
- متوسط التشتت ، والذي يُفهم على أنه الفرق بين انكسار الخطوط الحمراء والزرقاء للطيف ؛
- معامل التشتت - رقم تعطى بنسبة متوسط التشتت والانكسار.
يستخدم الزجاج البصري الملون لإنتاج مرشحات الامتصاص. اعتمادًا على المادة ، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الزجاج البصري:
- غير عضوي ؛
- شبكي (عضوي) ؛
- عضوي معدني
يحتوي الزجاج غير العضوي على أكاسيد وفلوريدات. ينتمي زجاج الكوارتز البصري أيضًا إلى مادة غير عضوية (الصيغة الكيميائية SiO2). الكوارتز منخفض الانكسار ونسبة انتقال عالية للضوء ، ويتميز بمقاومة الحرارة. تسمح مجموعة واسعة من الشفافية باستخدامها في العصر الحديثالاتصالات السلكية واللاسلكية (كابلات الألياف الضوئية ، وما إلى ذلك) ، وكذلك زجاج السيليكات لا غنى عنه في صناعة العدسات البصرية ، على سبيل المثال ، العدسة المكبرة مصنوعة من الكوارتز.
بناء على السيليكون
يمكن أن يكون زجاج السيليكات الشفاف بصريًا وتقنيًا. يتكون البصري عن طريق صهر الكريستال الصخري ، وبهذه الطريقة فقط يتم الحصول على بنية متجانسة تمامًا. في الزجاج المعتم ، تكون فقاعات الغاز الصغيرة داخل المادة مسؤولة عن اللون.
بالإضافة إلى زجاج الكوارتز القائم على السيليكون ، يتم أيضًا إنتاج ما يسمى بزجاج السيليكون ، والذي ، على الرغم من وجود قاعدة مماثلة ، له خصائص بصرية مختلفة. خلايا السيليكون قادرة على كسر الأشعة السينية ونقل الأشعة تحت الحمراء.
زجاج عضوي
يتكون ما يسمى بالزجاج الشبكي على أساس مادة بوليمر اصطناعية. تنتمي هذه المادة الشفافة والصلبة إلى اللدائن الحرارية وغالبًا ما تستخدم كبديل لزجاج الكوارتز. يُقاوم زجاجي الزجاج العديد من العوامل البيئية ، مثل الرطوبة العالية ودرجات الحرارة المنخفضة ، ولكنه أكثر نعومة وبالتالي فهو أكثر حساسية للإجهاد الميكانيكي. نظرًا لنعومته ، فإن الزجاج البصري العضوي سهل المعالجة - حتى أبسط أداة قطع معدنية يمكنها "تناوله".
هذه المادة رائعة للمعالجة بالليزر وسهلة النقش أو النقش. كعدسة ، فهي تعكس الأشعة تحت الحمراء تمامًا ، لكنينقل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية.
التطبيق
تستخدم النظارات البصرية على نطاق واسع في صناعة العدسات ، والتي بدورها تستخدم في العديد من الأنظمة البصرية. تستخدم عدسة واحدة متقاربة كعدسة مكبرة. في التكنولوجيا ، تعد العدسات جزءًا مهمًا أو رئيسيًا من أنظمة مثل المناظير ، والمشاهد البصرية ، والمجاهر ، وأجهزة المزواة ، والتلسكوبات ، وكذلك الكاميرات ومعدات الفيديو.
النظارات البصرية لا تقل أهمية عن احتياجات طب العيون ، لأنه بدونها يصعب أو يستحيل تصحيح ضعف البصر (قصر النظر ، اللابؤرية ، طول النظر ، اضطراب الإقامة وأمراض أخرى). يمكن تصنيع عدسات النظارات ذات الديوبتر من زجاج الكوارتز والبلاستيك عالي الجودة.
علم الفلك
تعتبر النظارات البصرية مكونًا مهمًا وأغلى مكوّنًا في أي تلسكوب. يقوم العديد من الهواة بتجميع المنكسرات الخاصة بهم ، وهذا لا يتطلب سوى القليل ، ولكن الشيء الأكثر أهمية هو عدسة زجاجية محدبة مستوية.
في بداية القرن قبل الماضي ، استغرق الأمر عدة سنوات لتصنيع عدسة فلكية قوية واحدة ، أو بالأحرى صقلها. على سبيل المثال ، في عام 1982 ، اتصل رئيس جامعة شيكاغو ، وليام هاربر ، بالمليونير تشارلز يركيس وطلب تمويل المرصد. استثمر Yerkes حوالي ثلاثمائة ألف دولار فيه ، مع إنفاق أربعين ألفًا على شراء عدسة لأقوى تلسكوب على هذا الكوكب في ذلك الوقت. تم تسمية المرصد على اسم الممول يركيس ، وحتى الآن هذا المنكسر بقطر عدسة 102سم يعتبر الأكبر في العالم.
التلسكوبات ذات القطر الكبير هي عواكس ، تكون فيها المرآة عنصرًا لتجميع الضوء.
هناك نوع آخر من العدسات المستخدمة في كل من علم الفلك وطب العيون - الزجاج ذو الأسطح المحدبة المقعرة ، والتي تسمى الغضروف المفصلي. يمكن أن يكون من نوعين: نثر وتجميع. في الغضروف المفصلي المتناثر ، يكون الجزء الأقصى أكثر سمكًا من الجزء المركزي ، وفي الغضروف المفصلي المتجمع ، يكون الجزء المركزي أرق.
