El vidre òptic és un vidre transparent fet especialment que s'utilitza com a peces per a instruments òptics. Es diferencia de la puresa habitual i una major transparència, uniformitat i incolora. També normalitza estrictament la dispersió i el poder refractiu. El compliment d'aquests requisits augmenta la complexitat i el cost de producció.
Història
Podeu trobar molts exemples d'ús quotidià de lents, per exemple, una lupa és una lupa normal - us ajudarà a crear un petit projector des d'un telèfon intel·ligent normal. però les ulleres òptiques han aparegut no fa gaire temps.
Les lents es coneixen des de l'antiguitat, però el primer intent seriós de crear vidre semblant al que s'utilitza en els dispositius moderns es remunta al segle XVII. Així doncs, el químic alemany Kunkel en una de les seves obres va esmentar els àcids fosfòric i bòric, que formen part del component de vidre. També va parlar de la corona de borosilicat, que s'acosta a alguns materials moderns pel que fa a la composició. Això es pot anomenar la primera experiència d'èxit en la producció de vidre amb certes propietats òptiques i un grau suficient dehomogeneïtat física i química.
A la indústria
La producció d'ulleres òptiques a escala industrial va començar a principis del segle XIX. El suís Gian, juntament amb Fraunhofer, van introduir un mètode relativament estable per produir aquest vidre en una de les plantes de Baviera. La clau de l'èxit va ser la tècnica de barrejar la fosa amb l'ajuda de moviments circulars d'una vareta d'argila immersa verticalment en vidre. Com a resultat, es va poder obtenir un vidre òptic de qualitat satisfactòria, de fins a 250 mm de diàmetre.
Producció moderna
En la producció de vidres òptics de colors s'utilitzen additius de substàncies que contenen coure, seleni, or, plata i altres metalls. La cuina ve de la càrrega. Es carrega en pots refractaris, que al seu torn es col·loquen en un forn de vidre. La composició de la càrrega pot incloure fins a un 40% de residus de vidre, un punt important és el compliment de la composició de cullet i vidre de fusió. La massa de vidre durant la cocció es barreja contínuament amb una espàtula de ceràmica o platí. D'aquesta manera s'aconsegueix un estat uniforme.
Periòdicament, es pren la fusió per a una mostra, que controla la qualitat. Una etapa important de la fusió és la clarificació: a la massa de vidre, l'alliberament d'una quantitat important de gasos comença a partir de les substàncies clarificants que es van afegir inicialment a la mescla. Les bombolles grans es formen i pugen ràpidament, atrapant les bombolles més petites que inevitablement es formen durant el procés d'elaboració.
Finalment, es treuen les olles del forn i desprésrefredar lentament. El refredament, frenat per tècniques especials, pot durar fins a vuit dies. Ha de ser uniforme, en cas contrari es poden formar tensions mecàniques a la massa, que provoquen esquerdes.
Propietats
El vidre òptic és un material per a la producció de lents. Al seu torn, es divideixen per tipus en recollida i dispersió. Les lents de recollida inclouen lents biconvexes i planoconvexes, així com les lents còncaves-convexes, anomenades "menisc positiu".
El vidre òptic té diverses característiques:
- índex de refracció determinat per dues línies espectrals anomenades doblet de sodi;
- dispersió mitjana, que s'entén com la diferència entre la refracció de les línies vermelles i blaves de l'espectre;
- coeficient de dispersió: un nombre donat per la relació entre dispersió i refracció mitjanes.
El vidre òptic de colors s'utilitza per a la producció de filtres d'absorció. Segons el material, hi ha tres tipus principals d'ulleres òptiques:
- inorgànic;
- plexiglàs (orgànic);
- mineral-orgànic.
El vidre inorgànic conté òxids i fluorurs. El vidre òptic de quars també pertany als inorgànics (fórmula química SiO2). El quars té una baixa refracció i una alta transmissió de llum, es caracteritza per la resistència a la calor. Una àmplia gamma de transparència permet que s'utilitzi en moderntelecomunicacions (cables de fibra òptica, etc.), també el vidre de silicat és indispensable en la fabricació de lents òptiques, per exemple, una lupa està feta de quars.
Basat en silicona
El vidre de silicat transparent pot ser tant òptic com tècnic. L'òptica es fa mitjançant la fusió de cristall de roca, només d'aquesta manera s'obté una estructura completament homogènia. En els vidres opacs, les petites bombolles de gas dins del material són les responsables del color.
A més del vidre de quars a base de silici, també es produeix l'anomenat vidre de silici que, malgrat una base similar, té propietats òptiques diferents. Les cèl·lules de silici són capaços de refractar els raigs X i transmetre la radiació infraroja.
Vidre orgànic
L'anomenat plexiglàs està fet a partir d'un material de polímer sintètic. Aquest material transparent i dur pertany als termoplàstics i sovint s'utilitza com a substitut del vidre de quars. El plexiglàs és resistent a molts factors ambientals, com l' alta humitat i les baixes temperatures, però és molt més suau i, per tant, més sensible a l'estrès mecànic. A causa de la seva suavitat, el vidre òptic orgànic és fàcil de processar; fins i tot l'eina de tall de metall més senzilla pot "agafar-lo".
Aquest material és ideal per al processament làser i és fàcil de modelar o gravar. Com a lent, reflecteix perfectament els raigs infrarojos, peròtransmet raigs ultraviolats i X.
Aplicació
Les ulleres òptiques s'utilitzen àmpliament per a la fabricació de lents, que, al seu torn, s'utilitzen en molts sistemes òptics. Una única lent convergent s'utilitza com a lupa. En tecnologia, les lents són una part important o principal de sistemes com ara prismàtics, visors òptics, microscopis, teodolits, telescopis, així com càmeres i equips de vídeo.
Les ulleres òptiques no són menys importants per a les necessitats de l'oftalmologia, perquè sense elles és difícil o impossible corregir les discapacitats visuals (miopió, astigmatisme, hipermetropia, alteracions de l'acomodació i altres mal alties). Les lents d'ulleres amb diòptries es poden fabricar amb vidre de quars i plàstic d' alta qualitat.
Astronomia
Les ulleres òptiques són un component important i més car de qualsevol telescopi. Molts aficionats munten els seus propis refractors, requereix poc, però el més important és una lent de vidre plano-convexa.
A principis del segle anterior, van trigar diversos anys a fabricar una potent lent astronòmica, o més aviat a polir-la. Per exemple, el 1982, el director de la Universitat de Chicago, William Harper, es va acostar al milionari Charles Yerkes amb una sol·licitud per finançar l'observatori. Yerkes hi va invertir uns tres-cents mil dòlars, amb quaranta mil gastats en la compra d'una lent per al telescopi més potent del planeta en aquell moment. L'observatori portava el nom del financer Yerkes, i fins ara aquest refractor amb un diàmetre de lent de 102cm es considera el més gran del món.
Els telescopis de gran diàmetre són reflectors, on el mirall és un element captador de llum.
Hi ha un altre tipus de lents que s'utilitzen tant en astronomia com en oftalmologia: el vidre amb superfícies convexes-còncavas, que s'anomena menisc. Pot ser de dos tipus: de dispersió i de recollida. En el menisc de dispersió, la part extrema és més gruixuda que la central, i en el menisc col·lector, la part central és més prima.
