1.14. Требования к стеклу. Классы и категория стекла

Помимо указанных выше оптических свойств, стекло характеризуется рядом других свойств, называемых показателями качества стекла. К ним относятся: коэффициент светопоглощения, оптическая однородность, бессвильность, пузырность, двойное лучепреломление. Рассмотрим эти показатели подробнее.

Коэффициент светопоглащения стекла. – проходя через стекло, свет частично поглощается. Светопоглощение стекла должно быть возможно более низким. Потеря света, связанная с поглощением его стеклом принято характеризовать коэффициентом светопоглощения E_λ, прозрачность стекла – коэффициентом прозрачности или пропускания τ_λ .

Оптическое стекло характеризуется средним для белого света коэффициентом поглощения.

Согласно ГОСТа, оптическое стекло по коэффициенту светопоглощения на следующие шесть категорий.

Категория стекла	Коэффициент светопоглащения
00	до 0.004
0	до 0.005
1	до 0.008
2	до 0.010
3	до 0.015
4	до 0.020

Светопоглощение стекла определяется с помощью различных видов фотометрических устройств.

Обычно оптическое стекло весьма прозрачно в видимой части спектра и поглощает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Так как стекло больше поглощает в фиолетовой области спектра, то оно приобретает зеленоватый оттенок. С повышением показателя преломления прозрачность стекла, как правило, несколько понижается.

Оптическая однородность. Оптическое стекло должно быть максимально однородным. Постепенное (плавное) изменение показателя преломления стекла в пределах меньших 1^.10^-4 характеризует степень его оптической однородности. Указанное изменение n_D возникает в стекле в следствии нарушения режима отжига.

Оценка оптической однородности стекла основана на том, что непостоянство показателя преломления стекла в образце приводит к уменьшению разрешающей способности оптической системы. Существует восемь категорий однородности оптического стекла. В качестве показателя оптической однородности принято отношение предельного угла разрешения φ к теоретическому углу разрешения φ₀.

Категория стекла	Отношение предельного угла разрешения φ к теоретическому углу разрешения φ0 .
1 и 2	1.0
3	до 1.1
4	до 1.2
5	до 1.4
6	до 1.7
7	до 2.0
8	Свыше 2.0

Оптическая однородность определяется на коллиматорной установке (рис. 1.15.1).

Рис. 1.14.1

Испытуемый плоскопараллельный образец стекла 4 с полированными поверхностями помещается на столик установки в параллельном ходе лучей между коллиматором и зрительной трубой. В фокальной плоскости объектива 3 коллиматора расположена сетка мира 2, освещаемая источником света 1.

Изображение этой сетки мира строится объективом 5 зрительной трубы в плоскости 6, где помещена сетка зрительной трубы. Это изображение рассматривается через окуляр 7.

Пузырность. Пузыри представляют собой газовые включения в стекле. Они имеют различную форму и размеры. По форме пузыри бывают круглые, овальные и сильно вытянутые. Скопление мельчайших пузырей, с диаметром менее 0.002 мм, называется мошкой. Пузыри рассеивают свет, что приводит к смазыванию изображения. Если оптическая деталь с пузырями расположена в плоскости изображения (сетки, шкалы), то они видны как кружки с резко очерченными краями и мешают наблюдению.

По величине диаметра пузырей оптическое стекло разделяют на десять категорий.

Категория стекла	Наибольшего пузыря или камня в заготовке	Категория стекла	Наибольшего пузыря или камня в заготовке
1	0.002	5	0.5
1а	0.05	6	0.7
2	0.1	7	1.0
3	0.2	8	2.0
4	0.3	9	3.0

Категория пузырности определяется диаметром наибольшего допустимого пузыря, причем пузыри неправильной формы учитываются по наибольшему размеру.

По допустимому количеству пузырей в 1 кГ, стекло делится на шесть классов:

Класс стекла	Среднее число пузырей в 1 кГ стекла	Класс стекла	Среднее число пузырей в 1 кГ стекла
А	до 10	Г	до 300
Б	до 30	Д	до 1000
В	до 100	Е	до 3000

Контроль пузырности стекла основан на свойстве пузырей рассеивать падающие на них лучи света (рис. 1.15.2).

Рис. 1.14.2

Пузыри 1 в стекле 2 рассматриваются на фоне черного экрана 3 при освещении лучами от источника света S . Размер пузырей определяется путем их сравнения с контрольными пузырями в отполированнных пластинах, прилагаемых к установке.

Бессвильность. В стекле могут находится участки с показателем преломления резко отличающимся от n_D основной массы стекла. Эти участки называются свилями. Такое изменение показателя преломления вызывается отличием химического состава свили от химического состава стекла.

В зависимости от формы и размера различают одиночную нитевидную свиль, пересекающиеся нитевидные свили и, наконец, свиль-границу двух участков стекломассы с различными показателями преломления.

Наибольшее распространение имеют свиль-нити, диаметроом до десятых долей миллиметра и длиной до сотен миллиметров.

В зависимости от количества и типа свилей, имеющихся в стекле, определяют степень бессвильности стекла. По бессвильности стекло разделяется на три класса и семь категорий.

Класс бессвильности характеризуется числом направлений, в которых просматривается заготовка стекла. По классу А свиль обнаруживается при просмотре образца в трех направлениях, по классу Б – в двух и по классу В – в одном направлении.

Категория определяется условиями просмотра заготовок оптического стекла, ограниченных плоскими взаимо параллельными сторонами.

Двойное лучепреломление. Однородное стекло, свободное от каких либо воздействий, является изотропным. В результате механических усилий (сжатие образца), а также при неравномерном охлаждении и нагревании стекла в нем возникают внутренние напряжения, которые вызывают двойное лучепреломление.

Двойное лучепреломление измеряется разностью хода  обыкновенного и необыкновенного лучей и выражается миллимикронах на 1 см пути луча в стекле. По двойному лучепреломлению оптическое стекло разделяется на пять категорий:

1-я до 2; 2-я до 6; 3-я до 10; 4-я до 20; 5-я до 50