光学玻璃的发展

光学玻璃和光学仪器的发展是密不可分的。光学系统的新变革往往对光学玻璃提出新的要求,推动了光学玻璃的发展。同样,新玻璃的试制成功往往反过来促进光学仪器的发展。

最早用于制作光学零件的光学材料是天然晶体。据说古代亚洲用水晶做镜片,中国古代用天然碧玺(茶镜)和黄玉。考古学家已经证明,在公元3000年以前,埃及人和美国人(战国时期)就能制造玻璃。但是玻璃作为玻璃杯和镜子始于13世纪的威尼斯。恩格斯在《自然辩证法》中对此评价很高,认为这是当时的杰出发明之一。此后,由于天文学家和航海的发展需要,伽利略、牛顿和笛卡尔也用玻璃制作了望远镜和显微镜。自16世纪以来,玻璃成为制造光学零件的主要材料。

17世纪,光学系统的消色差成为光学仪器的中心问题。这时由于玻璃成分的改进和氧化铅的引入,赫尔在1729年获得了第一对消色差透镜。此后,光学眼镜分为两大类:皇冠眼镜和火石眼镜。

1768年,年南在法国首次用粘土棒混合制成均匀的光学玻璃,从而建立了独立的光学玻璃制造业。19世纪中期,几个发达资本主义国家相继建立了自己的光学玻璃工厂,如法国的巴黎-曼托公司(1872)、英国的钱斯公司(1848)、德国的肖特公司(1848)。

光学仪器在19世纪有了很大发展。第一次世界大战前夕,为了迅速发展军用光学仪器,德国要求打破光学玻璃品种差的限制。这时,著名物理学家阿元参加了肖特工厂的工作。他添加了新的氧化物,如BaO、B2O3、ZnO、P2O3等。并研究了它对玻璃光学常数的影响。在此基础上,开发了钡冠、硼冠、锌冠等多种类型的玻璃,还试制了特殊相对偏色散的燧石玻璃。这一时期,光学玻璃的品种有了很大的扩展,所以光学仪器中出现了比较完整的照相机和显微镜物镜。

直到20世纪30年代,大部分工作仍在肖特工厂的基础上进行。到1934,获得了一系列重冕玻璃,如德国牌号SK-16(620/603)和SK-18(639/555)。到目前为止,可以认为是光学玻璃发展的一个阶段。

二战前后,随着航空摄影、紫外和红外光谱仪器、先进的摄影物镜等各种光学仪器的发展,对光学玻璃有了新的需求。这时,光学玻璃也相应地有了新的发展。1942期间,美国莫雷以及后来的苏联和德国的科学家相继将稀土和稀有氧化物引入玻璃,从而扩大了玻璃的品种,获得了一系列高折射率低色散的光学玻璃,如LaK、LaF、CTK、т⫸.等同时获得了一系列低折射率大色散的光学玻璃,如苏联的л-9,德国的л-12,德国的F-16。

由于各种新品种的光学玻璃在加工或使用性能上都存在或多或少的缺陷,所以在研究和拓展光学玻璃领域的同时,也以提高各种新品种光学玻璃的物理和理化性能为目标。和生产过程。

纵观以上历史发展过程,可以预见,未来光学玻璃的发展方向是:

(1)制造具有特别高折射率的玻璃;

(2)制备具有特定相对部分色散的玻璃;

③开发红外和紫外玻璃;

(4)替代玻璃中的一些不良成分,如放射性的THO2、毒性的BcO、Sb2O3等。

⑤提高玻璃的化学稳定性;

⑥提高玻璃的透明度,防止玻璃被辐射着色;

⑦改进工艺流程,降低新品种玻璃价格。