Օպտիկական ապակին հատուկ պատրաստված թափանցիկ ապակի է, որն օգտագործվում է որպես օպտիկական գործիքների մասեր: Այն տարբերվում է սովորական մաքրությունից և ավելացված թափանցիկությունից, միատեսակությունից և անգույնությունից: Այն նաև խստորեն նորմալացնում է ցրման և բեկման ուժը: Նման պահանջներին համապատասխանելը մեծացնում է արտադրության բարդությունն ու արժեքը։
Պատմություն
Կարող եք գտնել ոսպնյակների ամենօրյա օգտագործման բազմաթիվ օրինակներ, օրինակ՝ խոշորացույցը սովորական խոշորացույց է - կօգնի ձեզ ստեղծել փոքրիկ պրոյեկտոր սովորական սմարթֆոնից, բայց օպտիկական ակնոցները հայտնվել են ոչ այնքան վաղուց։
Ոսպնյակները հայտնի են եղել հնուց, սակայն ժամանակակից սարքերում օգտագործվող ապակիների ստեղծման առաջին լուրջ փորձը կարելի է գտնել 17-րդ դարում: Այսպիսով, գերմանացի քիմիկոս Կունկելը իր աշխատություններից մեկում նշել է ֆոսֆորական և բորային թթուները, որոնք ապակու բաղադրիչի մաս են կազմում։ Նա խոսեց նաև բորոսիլիկատային պսակի մասին, որը բաղադրությամբ մոտ է որոշ ժամանակակից նյութերին։ Սա կարելի է անվանել առաջին հաջող փորձը որոշակի օպտիկական հատկություններով և բավարար աստիճանով ապակու արտադրության մեջֆիզիկական և քիմիական միատարրություն.
Արդյունաբերության մեջ
Օպտիկական ակնոցների արտադրությունը արդյունաբերական մասշտաբով սկսվել է 19-րդ դարի սկզբին։ Շվեյցարական Gian-ը Ֆրաունհոֆերի հետ համատեղ ներկայացրեց նման ապակու արտադրության համեմատաբար կայուն մեթոդ Բավարիայի գործարաններից մեկում: Հաջողության գրավականը հալոցքը խառնելու տեխնիկան էր՝ ուղղահայաց ապակու մեջ ընկղմված կավե ձողի շրջանաձև շարժումներով։ Արդյունքում հնարավոր եղավ ստանալ բավարար որակի օպտիկական ապակի՝ մինչև 250 մմ տրամագծով։
Ժամանակակից արտադրություն
Գունավոր օպտիկական ապակիների արտադրության մեջ օգտագործվում են պղինձ, սելեն, ոսկի, արծաթ և այլ մետաղներ պարունակող նյութերի հավելումներ։ Խոհարարությունը գալիս է մեղադրանքից: Այն բեռնվում է հրակայուն կաթսաների մեջ, որոնք իրենց հերթին տեղադրվում են ապակե վառարանի մեջ։ Լիցքի բաղադրությունը կարող է ներառել մինչև 40% ապակու թափոններ, կարևոր կետը կուլետի և հալվող ապակու բաղադրության համապատասխանությունն է։ Եփելու ընթացքում ապակե զանգվածը շարունակաբար խառնվում է կերամիկական կամ պլատինից պատրաստված սպաթուլայի հետ։ Այս կերպ ձեռք է բերվում միատեսակ վիճակ։
Պարբերաբար հալոցքը վերցվում է նմուշի համար, որը վերահսկում է որակը։ Հալման կարևոր փուլը պարզաբանումն է՝ ապակե զանգվածում զգալի քանակությամբ գազերի արտազատումը սկսվում է պարզաբանող նյութերից, որոնք սկզբում ավելացվել են խառնուրդին։ Խոշոր փուչիկները ձևավորվում և արագ բարձրանում են՝ փակելով փոքր փուչիկները, որոնք անխուսափելիորեն ձևավորվում են գարեջրի պատրաստման ընթացքում:
Վերջապես կաթսաները հանում են ջեռոցից, որից հետոդանդաղ սառչել: Հատուկ տեխնիկայով դանդաղեցված սառեցումը կարող է տևել մինչև ութ օր: Այն պետք է լինի միատեսակ, հակառակ դեպքում զանգվածում կարող են առաջանալ մեխանիկական լարումներ, որոնք առաջացնում են ճաքեր։
Հատկություններ
Օպտիկական ապակին ոսպնյակների արտադրության նյութ է։ Նրանք, իրենց հերթին, ըստ տեսակի բաժանվում են հավաքման և ցրման։ Հավաքական ոսպնյակները ներառում են երկուռուցիկ և հարթ ուռուցիկ ոսպնյակներ, ինչպես նաև գոգավոր ուռուցիկ, որոնք կոչվում են «դրական մենիսկ»:
Օպտիկական ապակին ունի մի շարք բնութագրեր.
- բեկման ինդեքսը որոշվում է երկու սպեկտրային գծերով, որոնք կոչվում են նատրիումի կրկնակի;
- միջին դիսպերսիա, որը հասկացվում է որպես սպեկտրի կարմիր և կապույտ գծերի բեկման տարբերություն;
- ցրման գործակից - թիվ, որը տրվում է միջին դիսպերսիայի և բեկման հարաբերությամբ։
Գունավոր օպտիկական ապակի օգտագործվում է ներծծող ֆիլտրերի արտադրության համար։ Կախված նյութից՝ առանձնանում են օպտիկական ակնոցների երեք հիմնական տեսակ՝
- անօրգանական;
- պլեքսիգլաս (օրգանական);
- հանքային-օրգանական.
Անօրգանական ապակին պարունակում է օքսիդներ և ֆտորիդներ: Քվարցային օպտիկական ապակիները նույնպես պատկանում են անօրգանական (քիմիական բանաձեւ SiO2): Քվարցն ունի ցածր բեկում և բարձր լույսի փոխանցում, այն բնութագրվում է ջերմակայունությամբ: Թափանցիկության լայն շրջանակը թույլ է տալիս այն օգտագործել ժամանակակիցհեռահաղորդակցությունը (օպտիկական մանրաթելային մալուխներ և այլն), ինչպես նաև սիլիկատային ապակին անփոխարինելի է օպտիկական ոսպնյակների արտադրության մեջ, օրինակ՝ խոշորացույցը պատրաստված է քվարցից։
Սիլիցիումի հիման վրա
Թափանցիկ սիլիկատային ապակին կարող է լինել ինչպես օպտիկական, այնպես էլ տեխնիկական: Օպտիկական ստացվում է ժայռաբյուրեղի հալման միջոցով, միայն այս կերպ ստացվում է լիովին միատարր կառուցվածք։ Անթափանց ակնոցներում նյութի ներսում գազի փոքր փուչիկները պատասխանատու են գույնի համար:
Սիլիկոնային հիմքով քվարցային ապակուց բացի արտադրվում է նաև այսպես կոչված սիլիկոնային ապակի, որը, չնայած համանման հիմքին, ունի տարբեր օպտիկական հատկություններ։ Սիլիկոնային բջիջները կարող են բեկել ռենտգենյան ճառագայթները և փոխանցել ինֆրակարմիր ճառագայթումը։
Օրգանական ապակի
Այսպես կոչված պլեքսիգլասը պատրաստված է սինթետիկ պոլիմերային նյութի հիման վրա։ Այս թափանցիկ և կոշտ նյութը պատկանում է ջերմապլաստիկներին և հաճախ օգտագործվում է որպես քվարցային ապակու փոխարինում: Plexiglas-ը դիմացկուն է շրջակա միջավայրի բազմաթիվ գործոնների, ինչպիսիք են բարձր խոնավությունը և ցածր ջերմաստիճանը, բայց այն շատ ավելի փափուկ է և, հետևաբար, ավելի զգայուն մեխանիկական սթրեսի նկատմամբ: Իր փափկության շնորհիվ օրգանական օպտիկական ապակին հեշտ է մշակվում. նույնիսկ ամենապարզ մետաղ կտրող գործիքը կարող է այն «տանել»:
Այս նյութը հիանալի է լազերային մշակման համար և հեշտ է ձևավորել կամ փորագրել: Որպես ոսպնյակ՝ այն հիանալի կերպով արտացոլում է ինֆրակարմիր ճառագայթները, բայցփոխանցում է ուլտրամանուշակագույն և ռենտգենյան ճառագայթներ։
Դիմում
Օպտիկական ակնոցները լայնորեն օգտագործվում են ոսպնյակների արտադրության համար, որոնք, իրենց հերթին, օգտագործվում են բազմաթիվ օպտիկական համակարգերում: Որպես խոշորացույց օգտագործվում է մեկ համընկնող ոսպնյակ: Տեխնոլոգիայում ոսպնյակները այնպիսի համակարգերի կարևոր կամ հիմնական մասն են, ինչպիսիք են հեռադիտակները, օպտիկական տեսարանները, մանրադիտակները, թեոդոլիտները, աստղադիտակները, ինչպես նաև տեսախցիկները և տեսանկարահանող սարքերը:
Օպտիկական ակնոցները պակաս կարևոր չեն ակնաբուժության կարիքների համար, քանի որ առանց դրանց դժվար կամ անհնար է ուղղել տեսողության խանգարումները (հեռատեսություն, աստիգմատիզմ, հեռատեսություն, կացության խանգարում և այլ հիվանդություններ): Դիոպտրով ակնոցի ոսպնյակները կարող են պատրաստվել ինչպես քվարցային ապակուց, այնպես էլ բարձրորակ պլաստիկից:
Աստղագիտություն
Օպտիկական ակնոցները ցանկացած աստղադիտակի կարևոր և ամենաթանկ բաղադրիչն են: Շատ հոբբիստներ հավաքում են իրենց ռեֆրակտորները, դա քիչ բան է պահանջում, բայց ամենակարևորը հարթ-ուռուցիկ ապակյա ոսպնյակն է:
Նախորդ դարասկզբին մի քանի տարի պահանջվեց մեկ հզոր աստղագիտական ոսպնյակի պատրաստման, ավելի ճիշտ՝ փայլեցնելու համար: Օրինակ, 1982 թվականին Չիկագոյի համալսարանի ղեկավար Ուիլյամ Հարփերը դիմեց միլիոնատեր Չարլզ Յերկեսին աստղադիտարանը ֆինանսավորելու խնդրանքով։ Երկեսը դրա մեջ ներդրել է մոտ երեք հարյուր հազար դոլար, որից քառասուն հազարը ծախսվել է այն ժամանակ մոլորակի ամենահզոր աստղադիտակի ոսպնյակ գնելու վրա։ Աստղադիտարանը անվանվել է ֆինանսիստ Երկեսի անունով, և մինչ այժմ 102 ոսպնյակի տրամագծով այս ռեֆրակտորը։սմ-ը համարվում է ամենամեծն աշխարհում։
Մեծ տրամագծով աստղադիտակները ռեֆլեկտորներ են, որոնցում հայելին լույս հավաքող տարր է։
Գոյություն ունի ոսպնյակի մեկ այլ տեսակ, որն օգտագործվում է և՛ աստղագիտության, և՛ ակնաբուժության մեջ՝ ուռուցիկ-գոգավոր մակերեսներով ապակի, որը կոչվում է մենիսկ: Այն կարող է լինել երկու տեսակի՝ ցրող և հավաքող։ Ցրվող մենիսկի ծայրամասն ավելի հաստ է, քան կենտրոնականը, իսկ հավաքող մենիսկում՝ կենտրոնական մասը ավելի բարակ։
