شناخت و بررسی انواع شیشه های اپتیکی

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 31

شناخت و بررسی انواع شیشه های اپتیکی

فهرست مطالب

مقدمه

ترکیبات شیشه

روش ساخت شیشه

خواص شیشه ها

دسته بندی شیشه ها بر اساس مصارف اقتصادی

نقش کانیها در تهیه ی شیشه

دسته بندی شیشه ها بر اساس ترکیبات شیمیایی

شیشه های ویژه

شیشه ها ی اپتیکی

روش ساخت شیشه های اپتیکی

تاثیر تنش در در خواص شیشه های اپتیکی

انواع عدسی های دیدگانی – عدسی عینک

عدسی هایی با ضریب شکست زیاد

عدسیهای فتوکرومیک

انواع عدسی های فتوکرومیک

انواع فتوبراون ها

مقدمه

میدانیم که در طبیعت ماده به سه صورت گاز،مایع و جامد وجود دارد که این سه حالت قابل تبدیل به یکدیگر هستند.

تعاریفی که برای این حالت های ماده به کار برده شده به این صورت میباشد:

گاز:

حالتی ازماده است که در ان نیروی جاذبه بین ملکول ها ضعیف بوده و تحرک شدید ملکول ها یا اتم ها وجود هر گونه نظم هندسی را در بین ذرات غیر ممکن میسازد،بنابراین گاز نه حجم ثابت ونه شکل ثابتی دارد.

مایع:

مایعات از نظر بی نظمی و سیالیت مثل گازرفتار میکنند و از نظر تراکم مولکولی مثل جامداتند.

جامد:

در جامدات نیروی جاذبه بین مولکول ها محکم بوده و تحرک مولکول ها نسبت به یکدیگرکم و مولکول ها و اتم ها نظم هندسی مشخسی دارند.

اما شیشه...

شیشه از نظر شفافیت ظاهری مثل آب دارد ولی عملا سیالیت آاب را نداردو شکل ظاهری آن سخت وصلب است، به دلیل بی نظمی در ساختمان مولکولی اش حتی در حالت سخت و صلب خود ماهیت مایع رادارد ،

به عبارتی مذاب شیشه در طی سرد شدن بر خلاف مایعات معمولی ،بدون تشکیل یک ساختمان منظم مولکولی سخت و جامد میشود .

در مایعات معمولی مانند اب وقتی که سرد میشود و به محض رسیدن به دمای انجماد شروع به یخ زدن میکند یا به عبارتی با تشکیل واحد های بلوری منظم جامد میشود ، ولی برای شیشه این طور نیست.

مذاب شیشه در مرحله ی سرد شدن بدون ایجاد تبلور و نظم مولکولی درونی پس از گذشتن از دمایی که به ان دمای شیشه ای شدن (TG )میگویند سخت و صلب میشود.

منحنی زیر نشاندهنده ی این تعاریف است.

تعریف دیگری برای شیشه این است که شیشه ماده ایست بی شکل که در درجه حرارت های معمولی مثل یک جامد سخت عمل میکند ولی در درجه حرارت های بالا به تدریج نرم و ذوب شده و به مایعی روان تبدیل میشود.

ترکیبات شیشه :

عنصر اصلی تشکیل دهنده اکثر شیشه ها سیلیسیم است . اکسید سیلیسیم یکی ازفراوانترین کانیهای موجود در پوسته زمین است که به ان سیلیس گفته میشود(SIO2 )و به اشکال مختلف در طبیعت وجود دارد .

سیلیس به تنهایی شیشه ساز است و شیشه خالص سیلیسی دارای موغوبیت بسیار خوبیست ولی به دلیل نقطه ذوب بالای سیلیس و اقتصادی نبودن تولید معمولا عناصر دیگری به عنوان تعدیل کننده یا روان ساز به ان اضافه میشود .

البته اکثر عناصر جدول تناوبی به طریقی به صورت کم یا زیاد در ترکیب انواع شیشه ها وارد میشوند.

از رایج ترین ترکیبات شیشه ، شیشه هاییست که از ترکیب سیلیس ،اکسید سدیم یا پتاسیم و اکسید اهک تشکیل شده که شیشه های سیلیکاتی سودا-لایم گفته میشوند، اکثر شیشه های در و پنجره و ظروف از این نوع هستند.

اشکال زیر چگونگی تفاوت ساختمان کریستال کوارتز و شیشه کوارتز و شیشه سیلیکاتی را نشان میدهد. همان طور که در شکل مشخص است کریستال کوارتز یک شبکه منظم از چهار وجهی های SIO4 را

تشکیل داده.

در شیشه کواتز زاویه بین اتم ها یا پیوند اتم ها ثابت نیست و شبکه چند وجهی منظم را ندارد و در واقع یک شیشه نا منظم تشکیل شده است.

وقتی تعدیل کننده هایی مثل سدیم و کلسیم وارد شبکه شیشه میشوند شبکه به راحتی شکسته شده و این یونهای قلیایی در حفره های شبکه جای میگیرند.

غیر از شیشه های سیلیکاتی سودا-لایم شیشه های زیادی که کاربرد زیادی دارند عبارتند از:

شیشه های سربی که دارای ترکیبات سرب هستند و در ساخت عدسی ها و فیلتر ها به کار میروند.

شیشه های بور و سیلیکات که دارای ترکیبات بور هستند و در تولید اکثر لوازم ازمایشگاهی ، برخی از شیشه های ظروف و در شیشه های اپتیکی به کار نیروند.

شیشه های باریمی که دارای ترکیبات باریم هستند و در ساخت عدسی ها و فیلتر ها به کار میروند.

شیشه هایی با ترکیبات عناصر کمیاب مثل ( لانتانید ها – تانتالید ها و تیتانیوم ...) که برای تولید شیشه های اپتیکی به کار میروند .

امروزه مواد الی معینی میتوانند با روش های مشخص به صورت سخت و با ساختمان بی مظم تولید شوند و در واقع شسشه الی تولید شود .

گرچه در زبان محاوره ای به این ترکیبات شیشه گفته نمیشود ، اما انواع هارد رزین ها و رزین های ترمو پلاستیک از این نوع شیشه الی هستند که کاربرد فراوانی هم پیدا کرده اند.

روش ساخت شیشه

فرایند های عمده در ساخت شیشه عبارتند از :

ذوب

شکل دهی

تنش زدایی( آنیلینگ)

در مرحله ذوب مخلوطی از مواد و عناصر مختلف با اندازه و دانه بندی مشخص به صورت گچ تهیه شده و بعد در کوره ذوب طی مراحلی تا دمای ذوب ( این دما بسته به ترکیب شیشه تفاوت دارد ) به منظور به دست اوردن شیشه ای هموژن و عاری از معایب ذوب میشود.

در شکل دهی شیشه مذاب را یا به صورت تمام اتوماتیک یا دستی از طریق کشش شیشه یا قالب ریزی یا پرس به فرم مورد نظر شکل میدهند.

در مرحله بعد با به تدریج سرد کردن شیشه و رساندن ان به دمای محیط ( با کنترل دقیق دما ) باعث میشوند که تنش های درون شیشه ازاد شده یا به حداقل برسد.