Оптичне скло

Федеральне агентство з охорони здоров'я ісоціальному розвитку Федеральне державне освітній закладсередньої професійної освіти "Санкт-Петербурзькиймедико-технічний коледж Федерального агентства по охороні здоров'я і соціальномурозвитку "(ФГТУ СПО" СПб МТК Росздрава ")

Реферат

Оптичне скло

Санкт-Петербург 2007-2008

План

IЧастина.Оптичні постійні скла

1. Оптичне безбарвне скло

2. Оптичні постійні скла

3. Показники якості оптичногоскла

IIЧастина. Астигматичні лінзи, їх конструкція, призначення. Особливостівиготовлення, контроль параметрів

1. Конструкція

2. Призначення

3. Особливості виготовлення

4. Контроль параметрів

IЧастина.Оптичніпостійні скла

1.Оптичне безбарвне скло

Оптичнимбезбарвним склом називається однорідне, прозоре і спеціально не забарвлененеорганічне скло будь-якого хімічного складу, але з певнимиоптичними постійними. Оптичне скло є основним матеріалом длявиготовлення більшості оптичних деталей. Основне призначення оптичнихдеталей полягає в закономірній зміні ходу світлових променів.

Привиборі стекол для оптичного приладу керуються великим числомпараметрів, які можна розділити на три групи.

1.Оптичні постійні стекол: показник заломлення і дисперсії.

2.Показники якості оптичного скла: показник ослаблення, оптична однорідність,пузирного, бессвільность, подвійне променезаломлення. Ці параметри визначаються,в основному технологією виробництва скла.

3.Фізико-хімічні властивості стекол: механічні, термічні, радіаційні,хімічна стійкість. Ці характеристики визначаються хімічним, складомстекол і забезпечуються постійним його дотриманням.

2.Оптичні постійні скла

Однез найбільш позитивних властивостей скла - його прозорість для проходження світлата інших видів променевої енергії. При проходженні променя світла з середовища А (повітря)в середу В (скло) з іншої щільністю він змінює свій напрям на кордоні цихсередовищ, так як швидкість поширення світла в середовищах А і В обернено пропорційнаїх щільності.

Основнийхарактеристикою оптичного скла є його показник заломлення. Відвеличини показника заломлення залежить зміна напрямку променя світла припереході з одного середовища в іншу з іншої щільністю. Чим більше показникзаломлення скла, тим менше кут заломлення ОІ при тому ж куті падінняО±.

Кутпадіння і кут заломлення пов'язані співвідношенням:

деО± - кут падіння променя;

ОІ- Кут заломлення променя;

n- Показник заломлення, величина постійна для даного скла, яка не залежитьвід кута падіння променя; тут n - відносний показник заломлення, тобтопоказник заломлення скла, визначений відносно показника заломленняповітря.

Чимбільше щільність середовища В, тим вище значення показника заломлення. Оскільки щільністьстекол тим вище, чим більше щільність вхідних в них оксидів, то найбільшимпоказником заломлення будуть володіти скла, що містять оксиди важкихелементів, а найменшим - скла, що містять оксиди легких елементів.

ЗаГОСТ 3514-76 "Скло оптичне безбарвне" показник заломленняприйнято позначати в загальному вигляді n О» . Індекс О» означаєдовжину хвилі в нанометрів, для якої дається показник заломлення. Замістьдовжини хвилі в якості індексу служить позначення відповідної спектральноїлінії. Згідно ГОСТ 3514-76 передбачаються наступні оптичні постійні:показник заломлення n е ; середня дисперсія n F , - N C , і коефіцієнт дисперсії:

ОЅ e =,

дее - лінія спектра ртуті з О» e =546,07 нм; F , і С , - лінії спектру кадмію з О» F , =479,99 нм; О» C , = 643,85нм. Значення показника заломлення і дисперсій наводяться при температурі 20 В° Cі нормальному атмосферному тиску. Скла для оптичних систем, що працюютьспільно з оком, характеризувалися раніше показником заломлення n D ,n F , n C .Для отримання лінії D спектракористуються полум'ям парів натрію, що дає спектральний світло з О» = 589,3 нм,для лінії d встановлена ​​довжинахвилі гелію О» = 587,56 їм, для ліній Fі С - полум'ям водню, що дає спектральний світло з довжинами волі О» = 486 нмі О» = 656,3 нм.

Длявітчизняних оптичних стекол значення n е змінюється від 1,4891 до1,8138. Є скла і з великим показником заломлення, наприклад, скломарки СТФЗ має n е більше 2,0.

Показникзаломлення для оптичних стекол вимірюють і вказують в довідковій літературіз точністю не менше ніж до однієї одиниці четвертого десяткового знака,наприклад n d =1,5215 для очкових стекол марки ОЧК-80; n е = 1,5183 для марки склаК8.

Внаслідокрізного заломлення променів з різною довжиною хвилі промінь білого світла, проходячичерез скляну призму, розкладається на кольорові промені: червоний, оранжевий,жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий. Це розкладання називаєтьсядисперсією. Дисперсія світла визначається різницею показників заломлення дляхвиль різної довжини. Середня дисперсія стекол деталей приладів для спостереженняоком визначається різницею F , -n C , .Приватні дисперсії світла визначаються різницею інших показників заломлення,наприклад D -n C , n F -n D .

Значеннясередньої та приватних дисперсій вимірюють і задають з точністю до однієї одиниціп'ятого десяткового знака. Якщо оптичний прилад призначений для спостереження ввидимій області спектра, то розрахунок радіусів кривизни поверхонь лінз ведутьтак, щоб фокус Fc 'червоних променівзбігся з фокусом Ff '- синіх променів. При розрахункувикористовують функцію показника заломлення та середньої дисперсії скла - такзваний коефіцієнт дисперсії (число Аббе):

ОЅ e =

ВеличинуОЅ e обчислюють зточністю до однієї одиниці першого десяткового знака.

Длябільшості оптичних стекол ОЅ e змінюється в межах від 76 до 17.

Дисперсіязалежить від складу скла, вона зростає при збільшенні вмісту в скліважких оксидів. Показник заломлення і дисперсія дуже важливі привикористанні скла в оптичних приладах. За показником заломлення судятьтакож про однорідність скла, і їм широко користуються в практиці скловаріння.

Показникзаломлення будь-якої речовини, у тому числі і скла, змінюється зі зміною довжинихвилі випромінювання - для фіолетової частини спектра він більше, а для червоної - менше.Оптичне скло, яке випускається скловарних заводами, за що допускаютьсявідхилень оптичних властивостей ділять на п'ять категорій:

Приретельному проведенні аналізу хімічного складу сировинних матеріалів, строгомудотриманні режиму варіння по категорії 1 вихід скла складає 50-70%, а покатегорії 2-90-95%.

Заоднорідності показника заломлення та середньої дисперсії в партії заготовокоптичне скло ділять на чотири класи:

Дооднорідності партії за показником заломлення і середньої дисперсії пред'являютьсядосить жорсткі вимоги. Це можливо витримати лише при спеціальномусупроводі даної партії, коли виключено перемішування з заготовками іншихпартій.

3.Показники якості оптичного скла

Напідставі розрахунку оптичної системи проводиться вибір допусків за показникамиякості при виготовленні заготовки майбутньої оптичної деталі.

Оптичнескло безбарвне ділять на категорії і класи за наступними показникамиякості:

а)допустимим відхиленням показника заломлення n е і середньоїдисперсії n F '- N C 'від значень,встановлених для скла кожної марки;

б)однорідності партії заготовки скла за показниками заломлення і середньоїдисперсії;

в)оптичної однорідності;

<...p> г)подвійного променезаломлення;

д)показником ослаблення Оµ А

е)бессвільності;

ж)пузирного.

II Частина.Астигматичнілінзи, їх конструкція, призначення. Особливості виготовлення, контрольпараметрів

астигматичні лінза оптичний переломлення

1.Конструкція

Очілюдини, з астигматизмом потребують коригуючих лінзах, сила якихрізна по головним меридіанах.

Змінасили астігматіческіх лінз відбувається таким чином, що мінімальна силаприпадає на один меридіан, а максимальна сила має місце на меридіані,розташованому під прямим кутом до меридіану з мінімальною силою.

Рис.1. Циліндрична поверхня і плоскоциліндричні лінзи.

Рис2. Руху зображення, подібні рухам ножиць, що відбуваються приобертальному тесті, який проводиться з циліндричними лінзами.

Такімеридіани мінімальної і максимальної сили називаються головними меридіанамилінзи. Якщо корекція уздовж одного з меридіанів не потрібно, можнавикористовувати лінзи циліндричної форми. В циліндричній поверхні (з мал.1 а) переріз, паралельне осі обертання, має плоску форму, а перетин,розташоване під прямим кутом до осьового меридіану, являє собою коло.Меридіан, розташований під прямим кутом до осьового меридіану, називаєтьсямеридіаном оптичної сили циліндра.

Вциліндричної лінзі (з рис. 1 б) кривизна поверхні уздовж меридіана,паралельного осі, являє собою площину. Якщо плоскоциліндричноїлінзу переміщати уздовж її осьового меридіана, вона не робить ніякогодії при спостереженні через неї хрестоподібної світи.

Якщолінзу переміщати з боку в бік уздовж одного з меридіанів передхрестоподібної Мірою, то вона буде діяти як сферична лінзавідповідної сили. Якщо лінзу перед хрестоподібної Мірою повертати, тозображення лімбів світи починає сходитися чи розходитися, нагадуючи рухуножиць.

Позитивнаплоскоциліндричної лінза (з мал. 2 а) поміщена перед хрестоподібної Мірою,так що її осьової меридіан паралельний вертикальному лімбу світи. Зміщеннязображення світи не відбувається.

Лінзуповертають за годинниковою стрілкою (з мал. 2б), при цьому зображеннявертикального лімба світи повертається проти годинникової стрілки, тобто внапрямку, протилежному обертанню лінзи. Горизонтальний лімб світи обертаєтьсяза годинниковою стрілкою відповідно з обертанням лінзи. Під час обертальноготесту рух, що нагадує рух ножиць, спостерігається у всіхастігматіческіх лінз.

Негативнаплоскоциліндричної лінза (з рис. 2 в) спочатку поміщається перед Міроютаким чином, що її вісь паралельна вертикальному лімбу світи, потім лінзуповертають за годинниковою стрілкою, при цьому зображення вертикального лімба світитеж повертається за годинниковою стрілкою, але горизонтальний лімб світи обертаєтьсяпроти годинникової стрілки, тобто в напрямку, протилежному обертанню лінзи.Цей обертальний тест може бути використаний як для того, щоб переконатися внаявності у лінзи циліндричної складової для корекції астигматизму, так ідля визначення напрямку осьового меридіана лінзи.

сфероціліндріческіелінзи.Лінза, у якої одна поверхня сферична, а інша плоскоциліндричні,називається сфероціліндріческіе лінзою (рис. 3).

Рис3. Опукла сферична поверхня, об'єднана з плоско-опуклоюциліндричною поверхнею

Оптичнівластивості такої лінзи можна отримати, якщо уявити, що сфероціліндріческіелінза виходить з сферичної лінзи, з'єднаної з плоскоциліндричноїлінзою. Зважаючи на те що плоскоциліндричної лінза не має сили вздовж осьовогомеридіана, то сила уздовж осьового меридіана комбінованої лінзи повинна дорівнюватисилі тільки сферичного.

2.Призначення

Напрямокосі циліндра.

Напрямокосі астигматичні лінзи визначається "Стандартними позначеннями", якііноді називають системою Табо, згідно з назвою Технічного комітету, якийзапропонував загальне використання цього стандарту, який замінив всі ранішезастосовувані методи визначення осей.

Стандартніпозначення (рис. 5) застосовні за умови, що очкові лінзи видно фронтально, як, наприклад, на обличчі людини в окулярах.При цьому праве око спостерігач бачить зліва,а ліве око - праворуч. Горизонтальна лінія, подумки проведена по очахлюдини, що надів окуляри, являє собою в цій системі позначень нульовиймеридіан. Напрямок осі задається в градусах і відраховується, починаючи з правоїсторони від кожного ока, проти годинникової стрілки до крайньої лівої позначки в180 В° так, як це прийнято в математиці. Позначення нижче горизонтальногонульового меридіана відлічуються теж починаючи з нуля і повертаючись до позначки в180 В°. Відлік ведеться від внутрішнього кута правого ока, розташованого ближче доносі (позначений на рис. 5 буквою N),і від зовнішнього утла лівого ока, розташованого ближче до скроні (позначений нарис. 5 буквою Т).

Горизонтальниммеридіаном прийнято вважати 180-й меридіан (а не 0-й меридіан), а вертикальниммеридіаном - 90-й меридіан. Напрямку осі зазвичай мають 5-градусні поділки,але іноді можуть мати 2,5 - або 1-градусні поділки. Символ, яким позначаютьградус,завжди опускається, щоб не виникала плутанина між 5 В° і 50 (що можестатися, якщо записи ведуться недбало). Оптичні прилади, використовувані напрактиці, в більшості своїй градуюються в стандартних позначеннях.

Приладиіз зворотним відліком зустрічаються в лабораторіях по обробці поверхоньрецептурних лінз, де полузаготовкі блокують для шліфування задньої увігнутоюповерхні.

Колишніметоди позначення напряму осей астігматіческіх лінз, такі як біназальние(В цьому випадку напрямок осі починається від внутрішнього кута ока,розташованого ближче до носа) і бітемпоральние (в цьому випадку напрямок осіпочинається від зовнішнього кута ока, розташованого ближче до скроні), більше невикористовуються, крім тих випадків, коли проводяться якісь математичнірозрахунки (наприклад, за формулами для знаходження призматичної дії внебудь точці лінзи), для яких подібні методи переважніше,оскільки мають властивість симетрії.

Наведеноприклади (рис. 4) напрямку осі циліндра, при цьому слід нагадати, щолінзи зображені фронтально.

Ввипадку лінз, вставлених в очкову оправу, іноді при установці на приладвиступаючі частини оправи не дозволяють домогтися контакту увігнутій поверхні зоптичним угломером. Тоді, можливо, потрібно буде встановити лінзу передньоїповерхнею на опору приладу. У цьому випадку необхідно проявляти більшууважність, оскільки слід пам'ятати, що по кутовий шкалою зчитуєтьсядоповнення до істинного напрямку осі. Якщо потрібно перевести рецепт на окуляриз однієї форми в іншу, напрямок осі слід змінити на 90. Правило говорить,що якщо напрямок осі перевищує 90, то потрібно відняти 90 з цієї величини. Підвсіх інших випадках необхідно додати 90 к даній величині напрямки.Наприклад, величини напрямків осей, дані на рис. 4, переводяться в 120,160,35 і 75 зліва направо.

Транспозиція

Рецептна окуляри для корекції астигматизму, як, наприклад, +2,00/-0,50 45, може бутизаписаний або з негативним циліндром, як в даному випадку, або переведений вформу з позитивним циліндром +1,5 О/+ О, 5О 135.Частіше рецепт, який виписується після тестування зору, дається внегативною циліндричної транспозиції, але буває, що замовляти лінзипотрібно в позитивній циліндричної транспозиції або, наприклад, потрібнознати обидві рефракції для того, щоб визначити ціну лінзи. Рецепт можнатранспонувати з однієї форми в іншу наступним чином:

Первіснавісь сфери/циліндра:

Новасфера = алгебраїчна сума колишньої сфери і циліндра

Новийциліндр = колишній циліндр зміненого знака

Новавісь = колишня вісь плюс/мінус 90.

Якщонапрямок колишньої осі задається величиною менше 90, то, щоб отриматинапрямок-нової осі, треба додати до цієї величини 90. Якщо напрямокколишньої осі задається величиною більше 90, то, щоб отримати направлення новоїосі, треба відняти від цієї величини 90.

Торичнілінзи

Напрактиці кривизна сфероціліндріческіе лінз розподіл...яється за тими ж принципами,як і у випадку сферичних лінз. Кривизна лінзи повинна забезпечувати кращеякість зображення при внеосевом напрямку погляду через лінзу.

Циліндрзігнутий таким чином, що колишній прямим осьової меридіан стає зігнутим.Така поверхня називається торіческіх. У торіческіх поверхні дві різніголовні сили, жодна з яких не дорівнює нулю. Менша з цих сил зазвичай називаєтьсябазової кривизною поверхні, а більша сила називається схрещеною кривизною.У разі простою циліндричної поверхні базова кривизна, розташованауздовж осі, дорівнює нулю, а схрещена кривизна просто дорівнює силіциліндричної поверхні. У разі торіческіх поверхні осьової меридіанзігнутий і циліндрична сила поверхні відповідає різниці значеньсхрещеною і базової кривизни. Торичні поверхню утворюється обертанням дугиокружності навколо осі, що лежить в площині кола, але поза цього кола. ВНині існують поверхні торіческіх форми, у яких утворюютьне є круговими дугам.

3.Особливості виготовлення

астигматичнілінзи мають одну поверхню торіческіх форми, іншу - у вигляді сфери. Торичніповерхні являють собою поверхні, в яких кривизна в головнихперетинах різна і постійна, тобто в меридіональному перерізі радіус кривизниодного значення, а в протилежному йому (сагітальній) - іншого і може бутинавіть відмінним по знаку. Такі поверхні, подібно сферичним, обробляютьсяза допомогою алмазного фрезерування, шліфування та полірування при взаємному

Для

ВЗ

Рис6.

Верстати

Виготовленняповерхні.

Верстат

Шліфування

Робоча

4.

Припучків. Третій етап

Формула

При

Списоквикористовуваної літератури

1.

2.

3.

4.

5.