Комментарии: Простое оптическое стекло http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/ база данных в помощь начинающему попаданцу Wed, 16 Oct 2024 09:33:10 +0000 hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.4.5 Автор: 4eshirkot http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167167 Wed, 16 Oct 2024 09:33:10 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167167 В ответ на 4eshirkot.

если получение двух сортов стекол с разными свойствами по какой-то причине недоступно (например, из-за отсутствия свинца), ахроматическую оптическую систему можно собрать, используя жидкие линзы. Например, вода и спирты имеют низкий показатель преломления (1.33-1.38), многие органические жидкости, содержащие галогены или серу, обладают высокой преломляющей способностью (сероуглерод 1.63, дииодметан 1.74). При этом жидкость можно заключить между двумя линзами из стекла, что, конечно, связано с некоторыми технологическими трудностями, но вполне реализуемо.
Интересно, что еще Ньютон, теоретически предсказавший возможность элиминации хроматизма, пробовал эксперементально проверить это с линзами из воды. Однако Ньютон добавлял в воду свинцовый сахар, что, по его мнению, должно было улучшить прозрачность, но не учел, что растворенный ацетат свинца сильно повышает показатель преломления.

]]>
Автор: 4eshirkot http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167066 Fri, 06 Sep 2024 09:33:49 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167066 В ответ на dan14444.

//Таких «элементарных» — весь химпром. Раньше 19го века — на мой взгляд нет смысла, да и в 19м — не первый и не второй приоритет. //

имхо, хлорид кремния и тэос мог бы варить любой алхимик, если объяснить как. Перым же его получил Берцелиус где-то в 1820 году. А в XIX в соизмеримый по сложности продукт — хлорид алюминия — производили многими тоннами.

хотя, если не изменяет память, где-то видел, что этилсиликат сначала производили вообще из жидкого стекла, кислоты и спирта. Но это не точно.

]]>
Автор: 4eshirkot http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167065 Fri, 06 Sep 2024 09:22:17 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167065 В ответ на dan14444.

Для стекла с n=1.5 на каждой границе стекло-воздух отражается около 4%, соответственно для одной линзы будет пропускание около 92% (по оптической оси где то 93% за счет переотражения). Для баритового крона показатель преломления чуть повыше, 1,56, а у флинтов еще выше. Соответственно, на каждой одиночной линзе или призме получится в среднем около 90%. Можете попытаться посчитать точнее — формулы Френеля в помощь.

На 45 градусах разные коэффициенты отражения для разнонаправленно поляризованных лучей (но в среднем такое же значение), а на границе стекло-воздух вообще происходит полное внутреннее отражение.

Отражение, помимо снижения светосилы, дает нежелательные блики, поэтому общий эффект улучшения изображения будет еще выше.

]]>
Автор: dan14444 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167064 Fri, 06 Sep 2024 08:44:34 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167064 В ответ на 4eshirkot.

0.9 не занижено, для около-нормальной геометрии? На 45 градусах обычно ~6% отражается, причём обе грани… Впрочем, тут от стекла зависит, конечно.

]]>
Автор: dan14444 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167063 Fri, 06 Sep 2024 08:40:37 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167063 В ответ на 4eshirkot.

> ТЭОСа золь-гелем как раз делают просветляющие покрытия

Ну, значит предположение уже кто-то реализовал

> их недостаток такой же, как и у получаемых травлением — пористость, низкая стойкость к мех воздействиям

А вот это это вполне лечится прожигом таких плёнок. Прочность (жёсткость) и непроницаемость для диффузии получается очень высокая, правда хрупкость зашкаливает уже на сотне нанометров… но на подложке это пофиг. Ньюанс в том, что при этом оптические свойства (и толщина, и коэффициент преломления) уползают монотонно, но нелинейно, и подбирать правильную композицию можно дооолгооо….

> А получение его — элементарное, если хлор есть.

Таких «элементарных» — весь химпром. Раньше 19го века — на мой взгляд нет смысла, да и в 19м — не первый и не второй приоритет. А если попаданец пойдёт в вакуумные лампы — то мокрое просветление вообще, скорее всего, неактуально.

]]>
Автор: 4eshirkot http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167061 Fri, 06 Sep 2024 03:29:38 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167061 В ответ на dan14444.

Для простой зрительной трубы или бинокля с 5 оптическими элементами без просветления (пропускание 0.90) проходить будет 59% света, попавшего в объектив. После обработки (пропускание 0.96) проходить будет 82%. При 7 оптических элементах получится 47% и 75% соответственно. Разница достаточно очевидна, и, вероятно, может быть критичной.
Просветление же тонкими пленками фторида магния даст около 95% прохождения света в системе из 5 элементов.

]]>
Автор: 4eshirkot http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167060 Fri, 06 Sep 2024 03:14:49 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167060 В ответ на 4eshirkot.

//In 1892 H. D. Taylor discovered that old photographic lenses which had become slightly tarnished were faster than new lenses of the same aperture. Evidently the exposed surface was modified in some way such that it reflected less light than before. Taylor experimented with the problem and found that by the use of certain chemicals he was able to decrease the amount of light reflected by a given glass surface. He did not, however, reveal the actual chemicals which were used except to state that hydrogen sulphide and alkaline sulphides reduced the reflecting power appreciably. Recently F. Kollmorgen has been able, by treatment of glass surfaces, to decrease the amount of light lost in an ordinary flint or barium crown lens from 8 to 10 per cent to 3 or 4 per cent. Experiments of similar nature were also made by Dr. H. Kellner and similar results were obtained.
In view of the importance of this matter for range finders, periscopes, and other military optical instruments a series of experiments was begun by Dr. J. B. Ferguson and the writer during the early months of the war. Unfortunately other matters prevented the completion of this task, but the results thus far attained are of interest.
Polished specimens of light flint glass of refractive index n=1.570 were immersed in solutions of different concentrations and held ordi- narily for 18 hours at 80° C. The experiments proved that with a given concentration of solution the surface change is a gradual process, and that, for the best results, time-temperature-concentration relations are required for each solution with each type of glass. With the light flint specimens the greatest reduction in reflecting power was obtained with a 1 per cent solution of acid sodium phosphate (NaH2PO4) acting for 18 hours at 80° C. Solutions containing 1, 2, and 20 per cent of the salt were tried, but these reduced the reflecting power less. Other solutions nearly equal in effectiveness are: Phosphoric acid (H3PO4), 1 per cent; copper sulphate (CuSO4), 2 per cent; nickel sulphate (NiSO4), 2 per cent; ferric sulphate (Fe2(SO4)3), 2 per cent with a little free H2SO4; potassium dichromate (K2Cr2O7), 2 per cent; less effective are solutions of potassium arsenate, sodium arsenate, copper chloride, zine chloride, nickel chloride, cobalt chloride, potassium iodide, copper nitrate, acetic acid, potassium chromate: little, if any, effect was obtained with solutions of ferric nitrate, magnesium sulphate, zinc sulphate, copper chlorate, potassium chlorate, potassium sulphocyanide, potassium fluoride. Solutions of alkali salts, such as sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, etch the surfaces but do not decrease the reflecting power to any extent. In solutions of sodium sulphide and potassium sulphide a sulphide film is formed on the polished surface.
It is an interesting fact that the light reflected from a treated surface is in most cases appreciably colored; this color is commonly a faint blue or blue violet, but in the case of samples treated in solutions of potassium bichromate, copper nitrate, borax, potassium arsenate, the color of the reflected light is noticeably yellow.
Specimens of borosilicate crown glass were treated in similar manner and showed similar decreases in reflecting power. Good results were obtained with solutions of ferric sulphate, 1 and 2 per cent; copper sulphate, 2 per cent; potassium bichromate, 4 per cent; less satisfactory are solutions of copper nitrate, acetic acid, borax, potassium binoxalate, nickel sulphate, acid sodium phosphate. The time of exposure in all these experiments was 18 hours at 80° C.
Samples of light barium crown glass were found to be readily attacked. Weak solutions of nickel sulphate, acid sodium phosphate, copper sulphate, ferrous sulphate, phosphoric acid, acetic acid, copper chloride were tried; in all cases a decided decrease in reflecting power was observed, but the surfaces were noticeably etched, indi- cating too long exposure.
To account for this phenomenon of decreased reflection below the theoretical limits three tentative hypotheses are suggested:
1. A thin surface film of very low refractive index is deposited on the reflecting surface (adsorbed film).
2. There is selective solution at the surface such that the refractive index of the exposed residual surface is greatly lowered.
3. In the process of etching by the attacking solution the surface becomes covered with minute pits which are small compared with the wave length of light. Light waves impinging on the reflecting face encounter a plateau surface consisting of the remnants of the original polished surface with the intervening air pockets above the etch pits. As a result the etched surface behaves optically in its reflecting power as a material whose reflectivity is equal to the sum of the reflecting powers respectively of the exposed plateau elements of the glass, and of the intervening air spaces which are so small that they do not cause appreciable diffraction of the light waves.
The changes in the intensity of normally incident light on reflec- tion with change in refractive index of the reflecting medium as computed by means of the Fresnel equation are listed in Table 6.
These computations indicate that a glass surface reflecting only 2 per cent of vertically incident light must have a refractive index 1.329, which is less than that of water.
The fact of the lowering of reflecting power by treatment in solutions is established beyond question. The change produced is so permanent that it does not disappear on ordinary rubbing or cleaning the surface or after several years’ exposure to the air. Such surfaces show a tendency to appear faintly colored (blue or violet) in reflected light depending on the solution employed and also on treatment (polishing) just before immersion in the solution. If the refractive indices of original and treated samples are measured by total reflection methods no difference in refractivity between them can be detected.
The three hypotheses cited above are not of equal probability. The fact that the reflecting power can be lowered by immersing the glass surface in solutions of widely different character, and that the surface can not be rubbed off is difficult to explain by the first hypothesis. The refractive index required theoretically to give such low reflecting power, and the fact that the index of silica glass is about 1.460 is an argument against the second hypothesis. In favor of the third hypothesis is the observed change in refractive index of the zeolites and some other water-bearing compounds, namely, that on loss of water, the refractive index of the mineral is lowered and not raised as one might possibly expect.
During the war this process of treating polished surfaces to reduce the reflecting power was not developed to the point where it could be adopted as a routine factory operation; before this can be done more experimental data are required. The possibilities, from both a theoretical and a manufacturing viewpoint, are, however, great, and warrant further detailed investigation of this subject.//

]]>
Автор: 4eshirkot http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167059 Thu, 05 Sep 2024 14:47:23 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167059 В ответ на dan14444.

из ТЭОСа золь-гелем как раз делают просветляющие покрытия, но их недостаток такой же, как и у получаемых травлением — пористость, низкая стойкость к мех воздействиям. Напыление же по твердости соизмеримо с самим стеклом.
К силиконам ТЭОС имеет ну уж очень отдаленную релевантность (да и силиконы вообще абсолютно непопаданческая штука), но сам по себе в множестве областей применим. А получение его — элементарное, если хлор есть.

]]>
Автор: dan14444 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167057 Thu, 05 Sep 2024 10:02:51 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167057 В ответ на 4eshirkot.

По «элементарности» — всё в мире относительно… развивать синтез качественного ТЕОСа ради *возможного* использования (это моё предположение, а не факт) в «мокром» просветлении — так себе идея. Но учитывая его и тетрахлорида востребованность много где ещё (вся ветка силиконов, апплетов и ты ды, вплоть до пропиток древесины :), про полупроводники не вспоминаем :))- оппортунистическую ветку в просветление можно и попробовать, вместе много ещё с чем тонкоплёночным, капсулируемым и коллоидным.
Кстати, качественный (для тонкослойки) ТЕОС и сейчас купить нетривиально, очень он к воде капризный в этих приложениях. Вакуумная перегонка и запаивание в прожаренные одноразовые ампулы, впрочем, спасают.

]]>
Автор: 4eshirkot http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167056 Wed, 04 Sep 2024 12:15:42 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167056 В ответ на dan14444.

что, ТЭОС — это сложно? элементарная штука. А вот напыление из фторида магния — это действительно непростая технология.

то, что многокомпонентной оптики мало — дак надо как раз ее и развивать, хоть в XIX в, хоть в XVI, хоть в античные времена. Даже в простом бинокле уже больше 10-15 поверхностей слекло-воздух, что без просаетления снижает светосилу раза в два.

]]>
Автор: dan14444 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167055 Wed, 04 Sep 2024 07:04:36 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167055 В ответ на 4eshirkot.

Ключевой момент — нестабильность, при небольшом выигрыше (19й век… многокомпонентной оптики мало, для дальномеров с биноклями — не критично)… А с послезнанием и напыление вполне несложно освоить, если кто попал в технолога на оптическом производстве :).

Но сам концепт любопытен, да.
Да и на нынешнем уровне — вполне можно нестабильность «мокрой» технологии попробовать придавить, использовать наращивание субмикронного слоя через ТЕОС, например. Но если и сработает — где ТЕОС, и где попаданец…

]]>
Автор: 4eshirkot http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/prostoe-opticheskoe-steklo/comment-page-1/#comment-167049 Mon, 26 Aug 2024 13:03:41 +0000 http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/?p=621#comment-167049 Одна из больших проблем при изготовлении оптических приборов — это отражение света на границах оптических элементов. Например, при прохождении света из воздуха в стекло с показателем преломления 1.5 или из стекла в воздух отражается около 4% света (при нормальном угле падения). Для стекол с более высоким показателем преломления вклад отражения еще выше. Учитывая, что в более-менее сложном приборе количество границ оптических элементов может идти на десятки, потери при отражении могут существенно снижать интенсивность проходящего света, а отраженный свет создавать блики, мешающие наблюдениям или фотосъемке.
В современной оптике с подобными проблемами борются при помощи оптического просветления, в частности, с помощью тонких покрытий из материалов с промежуточными значениями показателя преломления. Например, напыление фторида магния (nD = 1.38) поверх кронового стекла (nD ~ 1.5) снижает отражение до ~1%, причем этот эффект достигается как согласование преломляющей способности пленки, так и интерференционными явлениями в тонких слоях.
Однако подобного эффекта можно достичь и более простыми методами. Например, Гарольд Тейлор в 1892 г обнаружил, что старые фотообъективы иногда имели лучшую светосилу, чем аналогичные, но изготовленные недавно. Он связал это явление с выветриванием поверхности под действием внешних факторов, и предложил производить искуственную обработку для достижения аналогичного результата. Для этого линзы или призмы выдерживались при повышенной температуре, около 80 градусах, в течение нескольких десятков часов в слабых растворах кислот или солей (например, фосфорной кислоты, сульфатов железа, меди или цинка, и т.д.). Для каждого типа стекла оптимальные условия подбирались экспертментально. При этом, по видимому, вымывалась часть ионов из стекла, и понижался показатель преломления приповерхностного слоя. Метод химического просветления нашел ограниченное применение в начале XX в., так как давал нестабильные результаты, и был оставлен после изобретения просветляющих покрытий в 30-40-х годах. Тем не менее метод Тейлора вполне мог бы найти пусть и ограниченное применение и на 100, и на 1000 лет раньше.

]]>