Kính quang học là một loại kính trong suốt được chế tạo đặc biệt được sử dụng làm các bộ phận của dụng cụ quang học. Nó khác với độ tinh khiết thông thường và tăng độ trong suốt, đồng nhất và không màu. Nó cũng bình thường hóa nghiêm ngặt công suất phân tán và khúc xạ. Việc tuân thủ các yêu cầu như vậy sẽ làm tăng độ phức tạp và chi phí sản xuất.
Lịch sử
Bạn có thể tìm thấy nhiều ví dụ về việc sử dụng ống kính hàng ngày, ví dụ: kính lúp là kính lúp thông thường-sẽ giúp bạn tạo một máy chiếu nhỏ từ một chiếc điện thoại thông minh thông thường, nhưng kính quang học đã xuất hiện cách đây không lâu.
Thấu kính đã được biết đến từ thời cổ đại, nhưng nỗ lực nghiêm túc đầu tiên để tạo ra loại kính tương tự như loại kính được sử dụng trong các thiết bị hiện đại có thể bắt nguồn từ thế kỷ 17. Vì vậy, nhà hóa học người Đức Kunkel trong một công trình của mình đã đề cập đến axit photphoric và boric, là một phần của thành phần thủy tinh. Ông cũng nói về vương miện borosilicate, gần với một số vật liệu hiện đại về thành phần. Đây có thể được gọi là kinh nghiệm thành công đầu tiên trong việc sản xuất thủy tinh có các đặc tính quang học nhất định và mức độ đủtính đồng nhất về vật lý và hóa học.
Trong ngành
Việc sản xuất kính quang học trên quy mô công nghiệp bắt đầu vào đầu thế kỷ 19. Swiss Gian, cùng với Fraunhofer, đã giới thiệu một phương pháp tương đối ổn định để sản xuất loại thủy tinh này tại một trong những nhà máy ở Bavaria. Chìa khóa thành công là kỹ thuật trộn chất nóng chảy với sự hỗ trợ của chuyển động tròn của một thanh đất sét được nhúng theo chiều dọc trong thủy tinh. Kết quả là có thể thu được kính quang học có chất lượng tốt, đường kính lên đến 250 mm.
Sản xuất hiện đại
Trong sản xuất kính quang học màu, người ta sử dụng các chất phụ gia chứa đồng, selen, vàng, bạc và các kim loại khác. Nấu ăn đến từ phí. Nó được nạp vào các nồi chịu lửa, lần lượt được đặt trong một lò nung thủy tinh. Thành phần của phí có thể bao gồm đến 40% chất thải thủy tinh, một điểm quan trọng là sự tuân thủ của thành phần của thủy tinh nấu chảy và ống cống. Khối lượng thủy tinh trong quá trình nấu liên tục được trộn bằng thìa làm bằng gốm hoặc bạch kim. Bằng cách này, một trạng thái đồng nhất sẽ đạt được.
Định kỳ, việc nấu chảy được lấy mẫu để kiểm tra chất lượng. Một giai đoạn quan trọng của quá trình nấu chảy là làm trong: trong khối thủy tinh, sự giải phóng một lượng khí đáng kể bắt đầu từ các chất làm rõ ban đầu được thêm vào hỗn hợp. Các bong bóng lớn hình thành và nổi lên nhanh chóng, giữ lại các bong bóng nhỏ hơn chắc chắn sẽ hình thành trong quá trình sản xuất bia.
Cuối cùng, nồi được lấy ra khỏi lò, sau đóhạ nhiệt từ từ. Làm lạnh chậm lại bằng các kỹ thuật đặc biệt, có thể kéo dài đến tám ngày. Nó phải đồng đều, nếu không ứng suất cơ học có thể hình thành trong khối, gây ra vết nứt.
Thuộc tính
Kính quang học là vật liệu để sản xuất thấu kính. Lần lượt, chúng được chia theo loại thành thu thập và phân tán. Thấu kính thu thập bao gồm thấu kính hai mặt lồi và thấu kính lồi, cũng như lồi lõm, được gọi là "mặt khum dương".
Kính quang học có một số đặc điểm:
- chiết suất được xác định bởi hai vạch quang phổ được gọi là natri kép;
- độ phân tán trung bình, được hiểu là sự khác biệt giữa khúc xạ của các vạch màu đỏ và xanh lam của quang phổ;
- Hệ số tán sắc- một con số được cho bằng tỷ số giữa độ phân tán và khúc xạ trung bình.
Kính quang học màu được sử dụng để sản xuất các bộ lọc hấp thụ. Tùy thuộc vào chất liệu, có ba loại kính quang học chính:
- vô cơ;
- plexiglass (hữu cơ);
- khoáng-hữu cơ.
Thủy tinh vô cơ chứa oxit và florua. Thủy tinh quang thạch anh cũng thuộc loại vô cơ (công thức hóa học SiO2). Thạch anh có độ khúc xạ thấp và khả năng truyền ánh sáng cao, nó được đặc trưng bởi khả năng chịu nhiệt. Một loạt các độ trong suốt cho phép nó được sử dụng trongviễn thông (cáp quang, v.v.), thủy tinh silicat cũng không thể thiếu trong sản xuất thấu kính quang học, ví dụ như kính lúp được làm từ thạch anh.
Dựa trên silicon
Thủy tinh silicat trong suốt có thể vừa quang học vừa kỹ thuật. Quang học được tạo ra bằng cách nấu chảy tinh thể đá, chỉ bằng cách này, một cấu trúc hoàn toàn đồng nhất mới thu được. Trong kính mờ, các bong bóng khí nhỏ bên trong vật liệu là nguyên nhân tạo ra màu sắc.
Ngoài thủy tinh thạch anh làm từ silicon, cái gọi là thủy tinh silicon cũng được sản xuất, mặc dù có cơ sở tương tự, nhưng có các đặc tính quang học khác nhau. Tế bào silicon có thể khúc xạ tia X và truyền bức xạ hồng ngoại.
thủy tinh hữu
Cái gọi là plexiglass được làm trên cơ sở vật liệu polyme tổng hợp. Vật liệu trong suốt và cứng này thuộc về nhựa nhiệt dẻo và thường được sử dụng để thay thế cho thủy tinh thạch anh. Plexiglas có khả năng chống lại nhiều yếu tố môi trường, chẳng hạn như độ ẩm cao và nhiệt độ thấp, nhưng nó mềm hơn nhiều và do đó, nhạy cảm hơn với ứng suất cơ học. Do tính mềm của nó, thủy tinh quang học hữu cơ rất dễ gia công - ngay cả công cụ cắt kim loại đơn giản nhất cũng có thể "lấy" nó.
Chất liệu này rất tốt để gia công bằng laser và dễ tạo hoa văn hoặc khắc. Là một thấu kính, nó phản xạ hoàn hảo các tia hồng ngoại, nhưngtruyền tia cực tím và tia x.
Đơn
Kính quang học được sử dụng rộng rãi để sản xuất thấu kính, do đó, được sử dụng trong nhiều hệ thống quang học. Một thấu kính hội tụ duy nhất được dùng làm kính lúp. Trong công nghệ, thấu kính là một phần quan trọng hoặc chính của các hệ thống như ống nhòm, ống ngắm quang học, kính hiển vi, máy kinh vĩ, kính thiên văn, cũng như máy ảnh và thiết bị video.
Kínhquang học không kém phần quan trọng đối với nhu cầu nhãn khoa, vì nếu không có nó thì rất khó hoặc không thể điều chỉnh được các tật về thị lực (cận thị, loạn thị, viễn thị, rối loạn chỗ ở và các bệnh khác). Thấu kính quang phổ có đi-ốp có thể được làm từ cả thủy tinh thạch anh và nhựa chất lượng cao.
Thiên văn
Kính quang học là một thành phần quan trọng và đắt tiền nhất của bất kỳ kính thiên văn nào. Nhiều người có sở thích lắp ráp các khúc xạ của riêng họ, yêu cầu ít, nhưng điều quan trọng nhất là thấu kính thủy tinh lồi plano.
Vào đầu thế kỷ trước, phải mất vài năm để sản xuất một thấu kính thiên văn mạnh mẽ, hay nói đúng hơn là để đánh bóng nó. Ví dụ, vào năm 1982, người đứng đầu Đại học Chicago, William Harper, đã tiếp cận triệu phú Charles Yerkes với yêu cầu tài trợ cho đài thiên văn. Yerkes đã đầu tư khoảng ba trăm nghìn đô la vào đó, với bốn mươi nghìn chi tiêu để mua một ống kính cho kính thiên văn mạnh nhất hành tinh vào thời điểm đó. Đài thiên văn này được đặt theo tên của nhà tài phiệt Yerkes, và cho đến nay chiếc khúc xạ này có đường kính thấu kính là 102cm được coi là lớn nhất trên thế giới.
Kính thiên văn có đường kính lớn là vật phản xạ, trong đó gương là phần tử thu ánh sáng.
Có một loại thấu kính khác được sử dụng trong cả thiên văn học và nhãn khoa - thủy tinh có bề mặt lồi-lõm, được gọi là mặt khum. Nó có thể có hai loại: phân tán và thu thập. Trong mặt khum tán xạ, phần cực dày hơn phần trung tâm và trong mặt khum thu, phần trung tâm mỏng hơn.
