光學玻璃的發展

光學玻璃的發展和光學儀器的發展是密不可分的。光學系統新的改革往往向光學玻璃提出新的要求,因而推動了光學玻璃的發展,同樣,新品種玻璃的試制成功也也往往反過來促進了光學儀器的發展。

最早被人們用來制作光學零件的光學材料是天然晶體,據稱古代亞西利亞用水晶作透鏡,而在古代中國則應用天然電氣石(茶鏡)和黃水晶??脊偶易C明公元三千年前在埃及和我們(戰國時代)人們已能制造玻璃。但是玻璃作為眼鏡和鏡子還是十三世紀在威尼斯開始的。恩格斯在“自然辨證法”中對此曾給予很高的評價,認為這是當時的卓越發明之一。此后由于天文學家與航海學的發展需要,伽利略、牛頓、笛卡兒等也用玻璃制造了望遠鏡和顯微鏡。從十六世紀開始玻璃已成為制造光學零件的主要材料了。

到了十七世紀,光學系統的消色差成為光學儀器的中心問題。這時由于改進了玻璃成分,在玻璃中引入了氧化鉛,赫爾才于1729年獲得第一對消色差透鏡,從此,光學玻璃就被分為冕牌和燧石玻璃兩個大類。

1768年紀南在法國首先用粘土棒攪拌的方法制得了均勻的光學玻璃,從而開始建立了獨立的光學玻璃制造工業。在十九世紀中葉,幾個發達的資本主義國家都先后建立了自己的光學玻璃工廠,如法國帕臘-芒圖公司(1872年)、英國錢斯公司(1848)、德國蕭特公司(1848)等。

十九世紀光學儀器有很大發展。第一次世界大戰前夕,德國為了迅速發展軍用光學儀器,要求打破光學玻璃品種貧乏的限制。這時,著名物理學家阿員參加了蕭特廠的工作。他在玻璃中加入了新的氧化物如BaO,B2O3,ZnO,P2O3等,并且研究了它他對玻璃光學常數的影響。在這基礎上,發展了鋇冕、硼冕、鋅冕等類型玻璃,同時也開始試制了特殊相對部分色散的燧石玻璃。在這時期內,光學玻璃品種有了很大的擴展,因而在光學儀器方面出現了較完整的照相機及顯微鏡物鏡。

直至二十世紀三十年代以前,大部分工作仍在蕭特廠基礎上進行。到1934年獲得了一系列重冤玻璃,如德國號SK-16(620/603)及SK-18(639/555)等。到此為止,可以認為是光學玻璃發展的一個階段。

二次世界大戰前后,隨著各種光學儀器如航空攝影,紫外與紅外光譜儀器、高級照相物鏡等的發展,對光學玻璃又產生了新的需要。這時,光學玻璃也就相應地有了新的發展。1942年,美國摩萊(Morey)及以后蘇聯與德國的科學工作者都相繼把稀士及稀散氧化物引入玻璃中,因而擴大了玻璃品種,得到了一系列高折射率低色散的光學玻璃,如德國LaK,LaF,蘇聯CTK及ТЬФ等品種系列。與此同時,也進行了低折射率大色散玻璃的研究并得到一系列氟鈦硅酸鹽系統的光學玻璃,如蘇聯ЛФ-9,ЛФ-12,德國F-16等品種。

由于各種新品種光學玻璃在加工或使用性能上或多或少地存在著缺陷,因此在研究擴展光學玻璃領域的同時,還針對改善各種新品種光學玻璃的物理和物理化學性質。以及生產工藝進行了許多工作。

綜觀以上歷史發展的過程,可以預言今后光學玻璃的發展方向是:

①制得特別高折射率的玻璃;

②制得特殊相對部分色散的玻璃;

③發展紅外及紫外光學玻璃;

④取代玻璃中某些不良的成分如放射性的THO2,有毒的BcO,Sb2O3等;

⑤提高玻璃的化學穩定性;

⑥提高玻璃透明度和防止玻璃輻射著色;

⑦改進工藝過程,降低新品種玻璃價格。



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