_Обзор материалов для изготовления оправ. Из чего же, из чего сделаны наши оправы или ацетат целлюлозы в очковой оптике.

Cтраница 1

Рассмотренные оптические свойства металлов и стекол широко используют в технике. Металлические материалы, например, применяют в ракетной технике для осуществления пассивного температурного регулирования. Пассивный контроль температуры оболочки ракеты осуществляется за счет регулирования величины отношения поглощательной - и излучательной способности материала. Последнее достигается путем соответствующей обработки поверхности материала, или нанесением покрытий, или обоими способами вместе.

Такая модель хорошо объясняет оптические свойства металлов, их высокую тепло - и электропроводность, деформируемость. Это означает, что в решетке металла будет происходить перенос электрических зарядов, иными словами, через металл будет протекать электрический ток.

Ниже показано, что основные оптические свойства металлов могут быть рассмотрены в рамках развиваемой здесь феноменологической теории. Но прежде всего выясним специфичность этой задачи. Большинство металлов, как известно, характеризуется высоким коэффициентом отражения. Кроме того, даже в тонком слое металла излучение очень сильно поглощается. Опыт показывает также, что при отражении электромагнитной волны от металлической поверхности наблюдается эллиптическая поляризация излучения, отсутствующая лишь при нормальном падении.

Величины пик являются параметрами, характеризующими оптические свойства металла.

Отражение света от металлической поверхности определяется своеобразными оптическими свойствами металлов, которые обусловлены наличием в них большого числа электронов проводимости, приходящих в интенсивные колебания под действием электрического поля падающей световой волны. Вторичные волны, обусловленные вынужденными колебаниями этих электронов, ведут к образованию сильной отраженной волны (интенсивность которой может достигать 99 % падающей) и сравнительно слабой волны, идущей внутрь металла.

Существование плазмонов приводит к важным эффектам в оптических свойствах металлов. Это становится понятным из следующих рассуждений. Будем рассматривать модель желе и посмотрим, что произойдет при наложении слабого переменного внешнего поля.

При сравнительно небольших частотах (инфракрасные лучи) оптические свойства металла обусловливаются главным образом поведением свободных электронов. Но при переходе к видимому и ультрафиолетовому свету начинают играть заметную роль связанные электроны, характеризующиеся собственной частотой, лежащей в области более коротких длин волн. Участие этих электронов обусловливает, так сказать, неметаллические оптические свойства металла. Так, например, серебро, которое в видимой области характеризуется очень большим коэффициентом отражения (свыше 95 %) и заметным поглощением, т.е. типичными оптическими особенностями металла, в области ультрафиолета обладает резко выраженной областью плохого отражения и большой прозрачности; вблизи Л 316 нм отражательная способность серебра падает до 4 2 %, т.е. соответствует отражению от стекла.

В видимой же и ультрафиолетовой областях для всех металлов (за исключением ртути) обнаруживаются заметные отступления. Таким образом, для более высоких частот оптические свойства металлов нельзя объяснить только свойствами свободных электронов, и необходимо учесть также влияние связанных электронов (электронов поляризуемости), роль которых становится особенно заметной для частот, близких к собственным частотам атомов. Учет электронов поляризуемости дает добавочные члены, соответствующие собственным частотам сой.

Первая глава содержит введение в проблему термометрии твердого тела, обоснование необходимости новых методов для развития микротехнологии и постановку задачи по разработке лазерной термометрии. Во второй главе приведены сведения о взаимодействии света с твердыми телами, об оптических свойствах металлов, полупроводников и диэлектриков и о температурных зависимостях, лежащих в основе ЛТ. Глава 3 содержит данные по температурным зависимостям оптических параметров твердых тел. Главы 4 - 7 посвящены рассмотрению методов ЛТ, основанных на измерении интенсивности, поляризации, расходимости светового пучка, времени высвечивания, особенностей спектра после взаимодействия излучения с исследуемым объектом. ЛТ, сравниваются их измерительные характеристики.

Зеркало , тело, обладающее полированной поверхностью и способное образовывать оптич. изображения предметов (в т. ч. источников света), отражая световые лучи. Первые сведения о применении металлических зеркал (из бронзы или серебра) в быту относятся к третьему тысячелетию до н. э. В бронзовом веке зеркала были известны преимущественно в странах Древнего Востока, в железном веке получили более широкое распространение. Лицевая сторона металлических зеркал была гладко отполирована, обратная - покрыта гравированными либо рельефными узорами или изображениями; форма обычно круглая, с ручкой (у древних греков часто в виде скульптурной фигуры). Стеклянные зеркала (с оловянной или свинцовой подкладкой) появились у римлян в 1 веке н. э.; в начале средних веков они исчезли и снова появились только в 13 веке. В 16 веке. была изобретена подводка стеклянных зеркал оловянной амальгамой. С 17 века многообразие форм и типов зеркал (от карманных до огромных трюмо) возрастает; обрамления зеркал становятся более нарядными. Часто зеркала служат отделкой стен и каминов в дворцовых интерьерах эпохи барокко и классицизма. В 20 в. с развитием тенденций функционализма в архитектуре зеркала почти утрачивают декоративную роль и обычно оформляются в соответствии с их бытовым назначением (в простой металлической рамке либо вовсе без обрамления).

Оптические свойства зеркал. Качество зеркал тем выше, чем ближе форма его поверхности к математически правильной. Максимально допустимая величина микронеровностей поверхности определяется назначением зеркал: для астрономических и некоторых лазерных зеркал она не должна превышать 0,1 наименьшей длины волны λmin падающего на зеркала излучения, а для прожекторных или конденсорных зеркал может доходить до 10 λmin.

Применение зеркал в науке, технике и медицине. Свойство вогнутых зеркал фокусировать параллельный их оси пучок света используется в телескопах-рефлекторах. На обратном явлении - преобразовании в зеркале пучка света от источника, находящегося в фокусе, в параллельный пучок - основано действие прожектора. 3еркала, применяемые в сочетании с линзами , образуют обширную группу зеркально-линзовых систем. В лазерах зеркала применяют в качестве элементов оптических резонаторов. Отсутствие хроматических аберраций обусловило использование зеркал в монохроматорах (особенно инфракрасного излучения) и многих других приборах.

Помимо измерительных и оптических приборов, зеркала применяют и в других областях техники, например в гелиоконцентраторах, гелиоустановках и установках для зонной плавки (действие этих устройств основано на свойстве вогнутых зеркал концентрировать в небольшом объеме энергию излучения). В медицине из зеркал наиболее распространен лобный рефлектор - вогнутое зеркало с отверстием посередине, предназначенное для направления узкого пучка света внутрь глаза, уха, носа, глотки и гортани. 3еркала многообразных конструкций и форм применяют также для исследований в стоматологии, хирургии, гинекологии и т. д.

29 марта 2013

Если Вы решили приобрести для себя очки в металлической оправе, советуем Вам обратить внимание на наш сегодняшний материал. В нём мы расскажем, какие именно металлы сегодня предпочитают производители оправ и каковы их свойства.

По разным данным доля металлических оправ на оптическом рынке в настоящее время составляет 60-70%. В зависимости от страны, региона и даже конкретного оптического салона эти данные могут сильно разниться. Какие материалы предпочитают сегодня использовать производители для изготовления металлических оправ и каковы их свойства? Ответы на эти вопросы вы найдете в нашем материале.

Немного материаловедения

Все металлы можно разделить на черные, к которым относят железо и его сплавы, например стали и чугуны, и на остальные, так называемые цветные металлы и сплавы. Наличием железа (за исключением тех случаев, когда оно используется в качестве легирующей добавки) цветные металлы похвастать не могут, зато они обладают рядом характеристик, за которые их любят производители очковых оправ. По физическим свойствам все цветные металлы можно разделить на тяжелые, имеющие плотность более 4,5 г/см3 (к ним, в частности, относят свинец, золото, олово, серебро, никель, медь, цинк, платину и др.), и легкие, с плотностью менее 4,5 г/см3 (это алюминий, титан и марганец).

Для оптика имеют значение главным образом четыре основные группы металлов, каждая из которых требует особого к себе отношения: это сплавы меди, нержавеющая сталь, алюминий и титан. Особняком стоит золото cо свойственной ему спецификой обработки, которой мы сегодня непременно коснемся.

Сплавы меди

Медь - это один из первых металлов, освоенных человеком. На острове Кипр медные рудники существовали уже в III тыс. до н. э. От названия острова медь, кстати, и получила свое латинское название Cuprum. В качестве легирующих элементов в сплавах меди чаще всего используют никель, цинк, олово, свинец, железо, бериллий. По составу легирующих элементов сплавы меди разделяют:

За каждым из этих трех названий стоит отдельное семейство материалов. Для нас представляют интерес в первую очередь те из них, что нашли применение в производстве очковых оправ. Итак:

Подытоживая наш разговор о сплавах меди, хотелось бы отметить, что для изготовления недорогих оправ производители сегодня довольно часто используют нейзильбер как материал рамки и оловянную бронзу как материал заушников. Для оправ более высокого качества, а соответственно, и более высокой ценовой категории нередко применяется комбинация монеля и сплава Blanka Z, который, как указывалось выше, подходит для изготовления заушников и переносицы. Высокопрочный, но при этом достаточно гибкий монель годится также для производства ободков оправ. Мелкие детали даже в дорогих оправах могут быть изготовлены из нейзильбера, который хорошо обрабатывается и великолепно поддается пайке. Те компании, которые производят оправы по технологии «золото на подкладке», нередко используют его и в качестве материала основы.

Что касается оптиков, то для них оправы, выполненные из сплавов меди, интересны в первую очередь своей умеренной ценой и удобством работы с ними. Они поддаются пайке, их ремонт не требует наличия дорогостоящего оборудования. Главный же недостаток оправ из сплавов меди - это высокая подверженность коррозии, которая «открывает двери» для контакта кожи пользователя с никелем - аллергеном номер один среди металлов, используемых в производстве очковых оправ. Для того чтобы предотвратить этот контакт, производители наносят на поверхность никельсодержащих оправ специальные покрытия. В случае если единственной защитой от никеля служит лакокрасочный слой, велика вероятность того, что со временем мягкий лак изотрется, и ионы никеля смогут свободно проникать в кожу.

Нержавеющая сталь

К плюсам работы с нержавеющей сталью для производителей оправ можно отнести следующие: возможность изготовления из нее очень легких и филигранных оправ (механические свойства нержавеющей стали позволяют снизить толщину используемых материалов, уменьшая в итоге вес изделия без ухудшения прочностных характеристик); легкость обработки (стальные оправы легко декорировать); невысокая относительно других материалов со схожими свойствами цена.

Оптики любят нержавеющую сталь за ее пластичность (пластические возможности нержавеющей стали облегчают им установку линз в оправу, уменьшая риск их растрескивания) и легкость выправки (стальную оправу легко подогнать к лицу клиента). А вот ремонт оправ из нержавеющей стали может быть сопряжен с некоторыми сложностями: операции по пайке и сварке стальных оправ в условиях оптической мастерской затруднены из-за того, что при высоких температурах сталь становится хрупкой.

Алюминий

Алюминий как будто создан для изготовления очковых оправ: он устойчив к коррозии, необычайно легок (в три раза легче, чем сталь, и в два раза легче, чем титан), биосовместим. Недостаток алюминия - его невысокая прочность, да и упругие свойства алюминия оставляют желать лучшего. Так что материал подходит по большей части лишь для изготовления довольно толстых оправ. Произвести пайку и сварку алюминиевых деталей в условиях оптической мастерской довольно сложно, поэтому обычно соединение деталей алюминиевых оправ осуществляется за счет винтов или заклепок, которые при необходимости легко заменить. Несмотря на то что на оптическом рынке есть производители оправ, специализирующиеся на изделиях из алюминия, и список их, надо сказать, постепенно расширяется, по большей части этот материал все же используется в целях декорирования.

Титан

Еще одной особенностью «чистого» титана является его склонность к самопроизвольной «холодной сварке», которая имеет место при взаимодействии титановых поверхностей. Для того чтобы избежать их «сцепления», производители оправ используют в титановых оправах винты, выполненные из других металлов, например из нейзильбера или нержавеющей стали, но не из титана. По той же причине крепежные винты они предусмотрительно прокладывают шайбами, которые можно обнаружить при развинчивании. Чаще всего шайбы выполнены из нержавеющей стали.

Как бы то ни было, бесспорно то, что оправы, которые изготовлены из флекс-титана и схожих с ним сплавов, обладают эффектом «памяти» формы. Даже если оправу из флекс-титана старательно деформировать, она все равно без искажений вернется к своей изначальной форме. Как правило, попытки спаять или сварить флекс-титан не увенчиваются большим успехом.

Следует принять во внимание, что флекс-титан и аналогичные ему сплавы не используются производителями для изготовления ободков и мелких деталей оправ - для этих целей они предпочитают медные сплавы и, реже, «чистый» титан. Также полезно знать, что материал все же подвержен старению, хотя оно и наступает через длительное время.

Золото

Ни ювелиры, ни изготовители оправ чистое золото не используют: оно слишком мягкое (твердость золота по 10-балльной шкале Мооса составляет всего лишь 2,5 балла) и слишком дорогое. Количество массовых частей драгоценного металла в 1000 массовых частей сплава определяется пробой. Чистое золото, 1000-я проба, соответствует 24 каратам, 958-я - 23 каратам, 917-я - 22 каратам, 750-я - 18 каратам, 583-я - 14 каратам, 375-я - 9 каратам. Золото 585-й и более высоких проб подходит аллергикам, оно не подвержено коррозии и не требует нанесения защитного покрытия. Цвет золота зависит от состава лигатуры. Так, красный цвет обусловлен присутствием в сплаве меди, белый - содержанием в нем платины или палладия.

Как уже отмечалось, золото - мягкий металл, и потому филигранные оправы из него изготовить довольно сложно. К недостаткам оправ из массивного золота можно также причислить их высокую цену и довольно ощутимый вес. Последнее вполне закономерно, учитывая, что золото относится к одним из самых тяжелых металлов. Само по себе золото не обладает хорошими упругими свойствами и легко деформируется, при работе плоскогубцами на нем могут остаться следы. Зато золото обладает хорошей способностью к спаиванию и свариванию, не говоря уже о его эстетических свойствах.

* Фотографию очков из латуни выпуска примерно 1800 года мы обнаружили на страницах диссертации «Взгляд на историю очков и их применение в Германии после 1850 года» (Der geschaerfte Blick zur Geschichte der Brille und ihrer Verwendung in Deutschland seit 1850), выполненной Сусанной Бук (Марбург, 2002).

** Двухкомпонентные латуни маркируют буквой «Л» и цифрой, указывающей на содержание меди в сплаве. Так, маркировка Л85 означает, что в сплаве содержится порядка 85 % меди.

*** См.: Langermann S. Materialien von Metallbrillenfassungen // Focus. 2008. N 11. S. 43.

**** Безникелевая нержавеющая сталь также существует. Оправы из нее показаны в первую очередь тем людям, которые страдают аллергией на никель.

***** См.: Langermann S. Materialien von Metallbrillenfassungen // Focus. 2008. N 11. S. 45.

****** См.: Sonnenberg F. Brillen-altenativen fuer Kinder mit Kontaktallergien // Focus. 2012. N 5. S. 44.

В данной статье мы предприняли попытку систематизировать имеющуюся у нас информацию о металлах, используемых в производстве очковых оправ. Надеемся, что представленный материал будет вам полезен и поможет легче определиться с выбором металлической оправы.

ПРИ ПОДГОТОВКЕ СТАТЬИ ИСПОЛЬЗОВАНЫ МАТЕРИАЛЫ ЖУРНАЛА FOCUS (2008. N 11; 2012, N 5), А ТАКЖЕ САЙТОВ «ТЕХНОЛОГИИ» (TECHNOINSCHOOL.INFO) И BSZ (OPUS.BSZ-BW.DE

Eлена Чуланова, журнал «Веко», 1/2013

До сих пор мы рассматривали распространение света в непроводящих изотропных средах. Теперь обратимся к оптике проводящих сред, главным образом металлов. Обычный кусок металла состоит из небольших кристаллов, ориентированных случайным образом. Монокристаллы заметных размеров встречаются редко, но их можно приготовить в лаборатории. Оптические свойства кристаллов рассматриваются в гл. 14. Очевидно, что совокупность случайным образом ориентированных кристаллов ведет себя как изотропное тело, а поскольку в проводящей изотропной среде теория распространения света значительно проще, чем в кристалле, мы довольно подробно рассмотрим ее здесь.

Согласно § 1.1 проводимость связана с выделением джоулева тепла. Это - необратимое явление, при котором электромагнитная энергия исчезает или, точнее, превращается в тепло, в результате чего электромагнитная волна в проводнике затухает. Вследствие чрезвычайно высокой проводимости металлов этот эффект в них сюль велик, что они практически непрозрачны. Указанное свойство позволяет металлам играть важную роль в оптике. Сильное поглощение сопровождается высокой отражательной способностью, так что металлические поверхности служат прекрасными зеркалами. Частичное проникновение света в металл (хотя глубина проникновения и мала) дает возможность получать информацию о константах металлов и механизме поглощения да наблюдений отраженного света.

Вначале мы чисто формально рассмотрим результаты, вытекающие из наличия проводимости, а затем кратко обсудим простую, до некоторой степени идеализированную физическую модель этого явления, основанную на классической электронной теории. Такая модель дает лишь грубое объяснение некоторым из наблюдающихся эффектов; более точную модель можно создать лишь с помощью квантовой механики, однако это выходит за рамки настоящей книги. Формальную теорию мы применим к двум проблемам, представляющим практический интерес: к оптике слоистых сред, содержащих поглощающий элемент, и к дифракции света на металлической сфере.

Чрезвычайно привлекательной математической особенностью теории является то, что наличие проводимости можно учесть, просто вводя вместо вещественной диэлектрической проницаемости комплексную (или комплексный показатель преломления). В металлах преобладает мнимая ее часть.

§ 13.1. Распространение волн в проводнике

Рассмотрим однородную изотропную среду с диэлектрической проницаемостью , магнитной проницаемостью и проводимостью а. Используя материальные уравнения (1.1.9) - (1.1.11), а именно

запишем уравнения Максвелла в виде

Легко видеть, что для электромагнитного возмущения, падающего извне на проводник, мы можем заменить (3) уравнением . Действительно, если мы применим операцию дивергенции к уравнению (1) и используем (3), то получим

Дифференцируя уравнение (3) по времени, найдем

Исключая из двух последних уравнений, получим

или после интегрирования

Таким образом, видно, что любая плотность электрического заряда экспоненциально уменьшается со временем. Время релаксации чрезвычайно мало для любой среды, обладающей заметной проводимостью. Для мегаллов это время значительно меньше периода колебаний волны; например, для света в оранжевой области видимого спектра период колебаний равен сек, тогда как для меди порядка сек. Для любого разумного значения , которого можно ожидать, так мало по сравнению с периодом световой волны, что в металле всегда практически равно нулю. Тогда уравнение (3) можна переписать в виде

Из (1) и (2) после исключения Н и использования (7) следует, что Е удовлетворяет волновому уравнению

Наличие члена с означает затухание волны, т. е. при распространении через, среду волна постепенно ослабевает.

Если поле строго монохроматично и обладает циклической частотой т. е. если Е и Н имеют вид то производная и уравнения (1) и можно переписать следующим обрйзом:

Тогда уравнение (8) примет вид

Если в эти уравнения ввести величину

то они формально станут идентичными с соответствующими уравнениями для непроводящих сред, где фигурирует вещественная диэлектрическая проницаемость .

Аналогия с непроводящими средами станет еще ближе, если, кроме комплексного волнового числа и комплексной диэлектрической проницаемости ввести также комплексную фазовую скорость и комплексный показатель преломления которые по аналогии с (1.2.8), (1.2.12) и (1.3.21) определяются как

Несмотря на то что Германий не является ни сверхпрочным элементом, ни обладает высокой теплопроводностью и не служит источником энергии, без него технический прогресс стал бы невозможен. Этот полуметалл, как и кремний, является главнейшим полупроводниковым материалом. Ge это элемент с атомным номером 32. Как и многие другие элементы его предсказал Менделеев в 1871 году, а ровно 15 лет спустя, он был открыт Клеменсом Винклером.

Впервые обнаружен был германий в новом минерале - аргиродите. Винклер выделил из него почти 75% серебра, 17% серы, 0,3% и 0,6% ртути и железа и 0,2% цинка. Но оказалось, что около 7% нового минерала занимает неизвестный элемент, предсказанный Менделеевым «экасплиций». Однако при изучении нового элемента Винклеру пришлось столкнуться и с неразрешимой проблемой - отсутствие спектра в пламени. И только, спустя десятилетия, выяснилось, что длина волны германия соответствует невидимой ультрафиолетовой части спектра.

Физические свойства

Полуметалл германий отличается необычайной хрупкостью. В то же время температура его плавления достаточно высока - 938С, а температура кипения составляет целых 2850 C. При этом германий отнесен к аномальным веществам, так как его плотность при плавлении увеличивается.

Где используется германий

Благодаря своему спектру германий нашел широкое применение в оптике, в частности, при создании приборов ночного видения, тепловизоров, оптических датчиков, системах наведения огня, в системах противопожарной безопасности.

Использование германия в оптике, связано с высоким показателем преломления оптических элементов, покрытых германием. Особенно впечатляющие результаты преломления демонстрирует оксид германия, поэтому его используют как для изготовления микроскопов и объективов камер, так и для оптического волокна. Для производства современного оптоволокна используется и тетрохлориды германия.

Любопытно, но именно германий использовался и используется для создания перезаписывающихся DVD дисков.

В радиоэлектронике германий активно использовался до 70-х годов прошлого века, затем он был полностью вытеснен кремнием. Сегодня германий применяют при производстве микроволновок и в качестве компонента термоэлектрического сплава.

Стоимость германия

В течение последних десятилетий стоимость германия на мировом рынке неоднократно претерпевала взлеты и падения. Так, в конце 90-х прошлого века за килограмм чистого германия давали до 2 тыс. долларов, а уже в начале этого века, всего через несколько лет его цена упала до 400 долларов. На сегодня цена килограмма германия составляет 950 долларов/кг.

СКУПКА ГЕРМАНИЯ

Наша компания осуществляет скупку редкоземельных металлов , в том числе германия, в любом виде и в любом объеме. Наш пункт приема готов предложить лучшие условия!