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鏡片

光學(xué)玻璃原理及發(fā)展概況(一)

星之球激光 來源:電子工程世界2012-06-12 我要評論(0 )   

光學(xué)玻璃 為能改變光的傳播方向,并能改變紫外、可見或 紅外 光的相對 光譜 分布的玻璃。狹義的光學(xué)玻璃是指無色光學(xué)玻璃;廣義的光學(xué)玻璃還包括有色光學(xué)玻璃、 激光 玻...

     光學(xué)玻璃為能改變光的傳播方向,并能改變紫外、可見或紅外光的相對光譜分布的玻璃。狹義的光學(xué)玻璃是指無色光學(xué)玻璃;廣義的光學(xué)玻璃還包括有色光學(xué)玻璃、激光玻璃、石英光學(xué)玻璃、抗輻射玻璃、紫外紅外光學(xué)玻璃、纖維光學(xué)玻璃、聲光玻璃、磁光玻璃和光變色玻璃。光學(xué)玻璃可用于制造光學(xué)儀器中的透鏡、棱鏡、反射鏡及窗口等。由光學(xué)玻璃構(gòu)成的部件是光學(xué)儀器中的關(guān)鍵性元件

  用于制造光學(xué)儀器或機(jī)械系統(tǒng)的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料。包括無色光學(xué)玻璃(通常簡稱光學(xué)玻璃)、有色光學(xué)玻璃、耐輻射光學(xué)玻璃、防輻射玻璃和光學(xué)石英玻璃等。光學(xué)玻璃具有高度的透明性、化學(xué)及物理學(xué)(結(jié)構(gòu)和性能)上的高度均勻性,具有特定和精確的光學(xué)常數(shù)。它可分為硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、氟化物和硫系化合物系列。品種繁多,主要按他們在折射率(nD)-阿貝值(VD)圖中的位置來分類。傳統(tǒng)上nD>1.60,VD>50和nD<1.60,VD>55的各類玻璃定為冕(K)玻璃,其余各類玻璃定為火石(F)玻璃。冕玻璃一般作凸透鏡,火石玻璃作凹透鏡。通常冕玻璃屬于含堿硼硅酸鹽體系,輕冕玻璃屬于鋁硅酸鹽體系,重冕玻璃及鋇火石玻璃屬于無堿硼硅酸鹽體系,絕大部分的火石玻璃屬于鉛鉀硅酸鹽體系。隨著光學(xué)玻璃的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬,其品種在不斷擴(kuò)大,其組成中幾乎包括周期表中的所有元素。

  通過折射、反射、透過方式傳遞光線或通過吸收改變光的強(qiáng)度或光譜分布的一種無機(jī)玻璃態(tài)材料。具有穩(wěn)定的光學(xué)性質(zhì)和高度光學(xué)均勻性。

  光學(xué)玻璃的發(fā)展

  光學(xué)玻璃的發(fā)展和光學(xué)儀器的發(fā)展是密不可分的。光學(xué)系統(tǒng)新的改革往往向光學(xué)玻璃提出新的要求,因而推動了光學(xué)玻璃的發(fā)展,同樣,新品種玻璃的試制成功也也往往反過來促進(jìn)了光學(xué)儀器的發(fā)展。

  最早被人們用來制作光學(xué)零件的光學(xué)材料是天然晶體,據(jù)稱古代亞西利亞用水晶作透鏡,而在古代中國則應(yīng)用天然電氣石(茶鏡)和黃水晶??脊偶易C明公元三千年前在埃及和我們(戰(zhàn)國時代)人們已能制造玻璃。但是玻璃作為眼鏡和鏡子還是十三世紀(jì)在威尼斯開始的。恩格斯在“自然辨證法”中對此曾給予很高的評價,認(rèn)為這是當(dāng)時的卓越發(fā)明之一。此后由于天文學(xué)家與航海學(xué)的發(fā)展需要,伽利略、牛頓、笛卡兒等也用玻璃制造了望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡。從十六世紀(jì)開始玻璃已成為制造光學(xué)零件的主要材料了。

       到了十七世紀(jì),光學(xué)系統(tǒng)的消色差成為光學(xué)儀器的中心問題。這時由于改進(jìn)了玻璃成分,在玻璃中引入了氧化鉛,赫爾才于1729年獲得第一對消色差透鏡,從此,光學(xué)玻璃就被分為冕牌和燧石玻璃兩個大類。

  1768年紀(jì)南在法國首先用粘土棒攪拌的方法制得了均勻的光學(xué)玻璃,從而開始建立了獨立的光學(xué)玻璃制造工業(yè)。在十九世紀(jì)中葉,幾個發(fā)達(dá)的資本主義國家都先后建立了自己的光學(xué)玻璃工廠,如法國帕臘-芒圖公司(1872年)、英國錢斯公司(1848)、德國蕭特公司(1848)等。

  十九世紀(jì)光學(xué)儀器有很大發(fā)展。第一次世界大戰(zhàn)前夕,德國為了迅速發(fā)展軍用光學(xué)儀器,要求打破光學(xué)玻璃品種貧乏的限制。這時,著名物理學(xué)家阿員參加了蕭特廠的工作。他在玻璃中加入了新的氧化物如BaO,B2O3,ZnO,P2O3等,并且研究了它他對玻璃光學(xué)常數(shù)的影響。在這基礎(chǔ)上,發(fā)展了鋇冕、硼冕、鋅冕等類型玻璃,同時也開始試制了特殊相對部分色散的燧石玻璃。在這時期內(nèi),光學(xué)玻璃品種有了很大的擴(kuò)展,因而在光學(xué)儀器方面出現(xiàn)了較完整的照相機(jī)及顯微鏡物鏡。

  直至二十世紀(jì)三十年代以前,大部分工作仍在蕭特廠基礎(chǔ)上進(jìn)行。到1934年獲得了一系列重冤玻璃,如德國號SK-16(620/603)及SK-18(639/555)等。到此為止,可以認(rèn)為是光學(xué)玻璃發(fā)展的一個階段。

  二次世界大戰(zhàn)前后,隨著各種光學(xué)儀器如航空攝影,紫外與紅外光譜儀器、高級照相物鏡等的發(fā)展,對光學(xué)玻璃又產(chǎn)生了新的需要。這時,光學(xué)玻璃也就相應(yīng)地有了新的發(fā)展。1942年,美國摩萊(Morey)及以后蘇聯(lián)與德國的科學(xué)工作者都相繼把稀士及稀散氧化物引入玻璃中,因而擴(kuò)大了玻璃品種,得到了一系列高折射率低色散的光學(xué)玻璃,如德國LaK,LaF,蘇聯(lián)CTK及ТЬФ等品種系列。與此同時,也進(jìn)行了低折射率大色散玻璃的研究并得到一系列氟鈦硅酸鹽系統(tǒng)的光學(xué)玻璃,如蘇聯(lián)ЛФ-9,ЛФ-12,德國F-16等品種。

  由于各種新品種光學(xué)玻璃在加工或使用性能上或多或少地存在著缺陷,因此在研究擴(kuò)展光學(xué)玻璃領(lǐng)域的同時,還針對改善各種新品種光學(xué)玻璃的物理和物理化學(xué)性質(zhì)。以及生產(chǎn)工藝進(jìn)行了許多工作。

 

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