O vidro óptico é um vidro transparente especialmente feito que é usado como peças para instrumentos ópticos. Difere da pureza usual e maior transparência, uniformidade e incolor. Também normaliza estritamente a dispersão e o poder de refração. A conformidade com esses requisitos aumenta a complexidade e o custo de produção.
Histórico
Você pode encontrar muitos exemplos de uso diário de lentes, por exemplo, uma lupa é uma lupa comum - ajudará você a criar um pequeno projetor a partir de um smartphone comum, mas os óculos ópticos apareceram há pouco tempo.
As lentes são conhecidas desde a antiguidade, mas a primeira tentativa séria de criar vidro semelhante ao usado em dispositivos modernos remonta ao século XVII. Assim, o químico alemão Kunkel em um de seus trabalhos mencionou os ácidos fosfórico e bórico, que fazem parte do componente do vidro. Ele também falou sobre a coroa de borossilicato, que se aproxima de alguns materiais modernos em termos de composição. Esta pode ser considerada a primeira experiência bem sucedida na produção de vidro com certas propriedades ópticas e um grau suficiente dehomogeneidade física e química.
Na indústria
A produção de vidros ópticos em escala industrial começou no início do século XIX. O suíço Gian, juntamente com Fraunhofer, introduziu um método relativamente estável para produzir esse vidro em uma das fábricas da Baviera. A chave do sucesso foi a técnica de misturar o fundido com a ajuda de movimentos circulares de uma vareta de barro imersa verticalmente no vidro. Como resultado, foi possível obter vidros ópticos de qualidade satisfatória, até 250 mm de diâmetro.
Produção moderna
Na produção de vidros ópticos coloridos são utilizados aditivos de substâncias contendo cobre, selênio, ouro, prata e outros metais. Cozinhar vem da carga. Ele é carregado em potes refratários, que por sua vez são colocados em um forno de vidro. A composição da carga pode incluir até 40% de resíduos de vidro, um ponto importante é a conformidade da composição do caco e do vidro fundido. A massa de vidro durante o cozimento é continuamente misturada com uma espátula de cerâmica ou platina. Desta forma, um estado uniforme é alcançado.
Periodicamente, o fundido é retirado para uma amostra, que controla a qualidade. Uma etapa importante da fusão é a clarificação: na massa vítrea, a liberação de uma quantidade significativa de gases começa a partir das substâncias clareadoras que foram inicialmente adicionadas à mistura. Bolhas grandes se formam e sobem rapidamente, prendendo as bolhas menores que inevitavelmente se formam durante o processo de fermentação.
Finalmente, as panelas são retiradas do forno, após o queesfriar lentamente. O resfriamento, retardado por técnicas especiais, pode durar até oito dias. Deve ser uniforme, caso contrário, tensões mecânicas podem se formar na massa, causando rachaduras.
Propriedades
O vidro óptico é um material para a produção de lentes. Eles, por sua vez, são divididos por tipo em coleta e espalhamento. As lentes coletoras incluem lentes biconvexas e plano-convexas, bem como côncavas-convexas, chamadas de "menisco positivo".
O vidro óptico tem várias características:
- índice de refração determinado por duas linhas espectrais chamadas de dupleto de sódio;
- dispersão média, que é entendida como a diferença entre a refração das linhas vermelha e azul do espectro;
- coeficiente de dispersão - um número dado pela razão entre dispersão média e refração.
O vidro óptico colorido é utilizado para a produção de filtros de absorção. Dependendo do material, existem três tipos principais de óculos ópticos:
- inorgânico;
- plexiglass (orgânico);
- mineral-orgânico.
O vidro inorgânico contém óxidos e fluoretos. O vidro óptico de quartzo também pertence ao inorgânico (fórmula química SiO2). O quartzo tem baixa refração e alta transmissão de luz, é caracterizado pela resistência ao calor. Uma ampla gama de transparências permite que seja usado emtelecomunicações (cabos de fibra óptica, etc.), também o vidro de silicato é indispensável na fabricação de lentes ópticas, por exemplo, uma lupa é feita de quartzo.
Baseado em silicone
O vidro de silicato transparente pode ser óptico e técnico. A óptica é feita pela fusão do cristal de rocha, só assim é obtida uma estrutura completamente homogênea. Em vidros opacos, pequenas bolhas de gás dentro do material são responsáveis pela cor.
Além do vidro de quartzo à base de silício, também é produzido o chamado vidro de silício, que, apesar de uma base semelhante, possui propriedades ópticas diferentes. As células de silício são capazes de refratar raios X e transmitir radiação infravermelha.
Vidro Orgânico
O chamado plexiglass é feito com base em um material de polímero sintético. Este material transparente e duro pertence aos termoplásticos e é frequentemente utilizado como substituto do vidro de quartzo. O plexiglas é resistente a muitos fatores ambientais, como alta umidade e baixas temperaturas, mas é muito mais macio e, portanto, mais sensível ao estresse mecânico. Devido à sua suavidade, o vidro óptico orgânico é fácil de processar - mesmo a ferramenta de corte de metal mais simples pode "pegá-lo".
Este material é ótimo para processamento a laser e fácil de modelar ou gravar. Como lente, reflete perfeitamente os raios infravermelhos, mastransmite raios ultravioleta e raios-x.
Aplicativo
Os óculos ópticos são amplamente utilizados para a fabricação de lentes, que, por sua vez, são utilizadas em diversos sistemas ópticos. Uma única lente convergente é usada como uma lupa. Na tecnologia, as lentes são uma parte importante ou principal de sistemas como binóculos, miras ópticas, microscópios, teodolitos, telescópios, bem como câmeras e equipamentos de vídeo.
Os óculos ópticos não são menos importantes para as necessidades da oftalmologia, pois sem eles é difícil ou impossível corrigir deficiências visuais (miopia, astigmatismo, hipermetropia, distúrbio de acomodação e outras doenças). Lentes de óculos com dioptrias podem ser feitas de vidro de quartzo e plástico de alta qualidade.
Astronomia
Os vidros ópticos são um componente importante e mais caro de qualquer telescópio. Muitos amadores montam seus próprios refratores, requer pouco, mas o mais importante é uma lente de vidro plano-convexa.
No início do século retrasado, foram necessários vários anos para fabricar uma poderosa lente astronômica, ou melhor, para poli-la. Por exemplo, em 1982, o chefe da Universidade de Chicago, William Harper, abordou o milionário Charles Yerkes com um pedido para financiar o observatório. Yerkes investiu cerca de trezentos mil dólares nele, com quarenta mil gastos na compra de uma lente para o telescópio mais poderoso do planeta na época. O observatório recebeu o nome do financista Yerkes, e até agora este refrator com um diâmetro de lente de 102cm é considerado o maior do mundo.
Os telescópios de grande diâmetro são refletores, nos quais o espelho é um elemento coletor de luz.
Existe um outro tipo de lente usado tanto na astronomia quanto na oftalmologia - o vidro com superfícies côncavas-convexas, que é chamado de menisco. Pode ser de dois tipos: espalhamento e coleta. No menisco espalhador, a parte extrema é mais espessa que a central, e no menisco coletor, a parte central é mais fina.
