محل لوگو

شناخت و بررسي انواع شيشه هاي اپتيكي


این متن شامل 32 صفحه می باشد

 

ميدانيم كه در طبيعت ماده به سه صورت گاز،مايع و جامد وجود دارد كه اين سه حالت قابل تبديل به يكديگر هستند.

تعاريفي كه براي اين حالت هاي ماده به كار برده شده به اين صورت ميباشد:

گاز:

حالتي ازماده است كه در ان نيروي جاذبه بين ملكول ها ضعيف بوده و تحرك شديد ملكول ها يا اتم ها وجود هر گونه نظم هندسي را در بين ذرات غير ممكن ميسازد،بنابراين گاز نه حجم ثابت ونه شكل ثابتي دارد.

مايع:

مايعات از نظر بي نظمي و سياليت مثل گازرفتار ميكنند و از نظر تراكم مولكولي مثل جامداتند.

جامد:

در جامدات نيروي جاذبه بين مولكول ها محكم بوده و تحرك مولكول ها نسبت به يكديگركم و مولكول ها و اتم ها نظم هندسي مشخسي دارند.

اما شيشه...

شيشه از نظر شفافيت ظاهري مثل آب دارد ولي عملا سياليت آاب را نداردو شكل ظاهري آن سخت وصلب است، به دليل بي نظمي در ساختمان مولكولي اش حتي در حالت سخت و صلب خود ماهيت مايع رادارد ،

به عبارتي مذاب شيشه در طي سرد شدن بر خلاف مايعات معمولي ،بدون تشكيل يك ساختمان منظم مولكولي سخت و جامد ميشود .

در مايعات معمولي مانند اب وقتي كه سرد ميشود و به محض رسيدن به دماي انجماد شروع به يخ زدن ميكند يا به عبارتي با تشكيل واحد هاي بلوري منظم جامد ميشود ، ولي براي شيشه اين طور نيست.

مذاب شيشه در مرحله ي سرد شدن بدون ايجاد تبلور و نظم مولكولي دروني پس از گذشتن از دمايي كه به ان دماي شيشه اي شدن (TG )ميگويند سخت و صلب ميشود.

منحني زير نشاندهنده ي اين تعاريف است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تعريف ديگري براي شيشه اين است كه شيشه ماده ايست بي شكل كه در درجه حرارت هاي معمولي مثل يك جامد سخت عمل ميكند ولي در درجه حرارت هاي بالا به تدريج نرم و ذوب شده و به مايعي روان تبديل ميشود.

 

تركيبات شيشه :

عنصر اصلي تشكيل دهنده اكثر شيشه ها سيليسيم است . اكسيد سيليسيم يكي ازفراوانترين كانيهاي موجود در پوسته زمين است كه به ان سيليس گفته ميشود(SIO2 )و به اشكال مختلف در طبيعت وجود دارد .

سيليس به تنهايي شيشه ساز است و شيشه خالص سيليسي داراي موغوبيت بسيار خوبيست ولي به دليل نقطه ذوب بالاي سيليس و اقتصادي نبودن توليد معمولا عناصر ديگري به عنوان تعديل كننده يا روان ساز به ان اضافه ميشود .

البته اكثر عناصر جدول تناوبي به طريقي به صورت كم يا زياد در تركيب انواع شيشه ها وارد ميشوند.

از رايج ترين تركيبات شيشه ، شيشه هاييست كه از تركيب سيليس ،اكسيد سديم يا پتاسيم و اكسيد اهك تشكيل شده كه شيشه هاي سيليكاتي سودا-لايم گفته ميشوند، اكثر شيشه هاي در و پنجره و ظروف از اين نوع هستند.

اشكال زير چگونگي تفاوت ساختمان كريستال كوارتز و شيشه كوارتز و شيشه سيليكاتي را نشان ميدهد. همان طور كه در شكل مشخص است كريستال كوارتز يك شبكه منظم از چهار وجهي هاي SIO4 را

تشكيل داده.

در شيشه كواتز زاويه بين اتم ها يا پيوند اتم ها ثابت نيست و شبكه چند وجهي منظم را ندارد و در واقع يك شيشه نا منظم تشكيل شده است.

وقتي تعديل كننده هايي مثل سديم و كلسيم وارد شبكه شيشه ميشوند شبكه به راحتي شكسته شده و اين يونهاي قليايي در حفره هاي شبكه جاي ميگيرند.

 

غير از شيشه هاي سيليكاتي سودا-لايم شيشه هاي زيادي كه كاربرد زيادي دارند عبارتند از:

 

1) شيشه هاي سربي كه داراي تركيبات سرب هستند و در ساخت عدسي ها و فيلتر ها به كار ميروند.

2) شيشه هاي بور و سيليكات كه داراي تركيبات بور هستند و در توليد اكثر لوازم ازمايشگاهي ، برخي از شيشه هاي ظروف و در شيشه هاي اپتيكي به كار نيروند.

3) شيشه هاي باريمي كه داراي تركيبات باريم هستند و در ساخت عدسي ها و فيلتر ها به كار ميروند.

4) شيشه هايي با تركيبات عناصر كمياب مثل ( لانتانيد ها – تانتاليد ها و تيتانيوم ...) كه براي توليد شيشه هاي اپتيكي به كار ميروند .

 

امروزه مواد الي معيني ميتوانند با روش هاي مشخص به صورت سخت و با ساختمان بي مظم توليد شوند و در واقع شسشه الي توليد شود .

گرچه در زبان محاوره اي به اين تركيبات شيشه گفته نميشود ، اما انواع هارد رزين ها و رزين هاي ترمو پلاستيك از اين نوع شيشه الي هستند كه كاربرد فراواني هم پيدا كرده اند.

 

 

روش ساخت شيشه

فرايند هاي عمده در ساخت شيشه عبارتند از :

 

1) ذوب

2) شكل دهي

3) تنش زدايي( آنيلينگ)

 

در مرحله ذوب مخلوطي از مواد و عناصر مختلف با اندازه و دانه بندي مشخص به صورت گچ تهيه شده و بعد در كوره ذوب طي مراحلي تا دماي ذوب ( اين دما بسته به تركيب شيشه تفاوت دارد ) به منظور به دست اوردن شيشه اي هموژن و عاري از معايب ذوب ميشود.

در شكل دهي شيشه مذاب را يا به صورت تمام اتوماتيك يا دستي از طريق كشش شيشه يا قالب ريزي يا پرس به فرم مورد نظر شكل ميدهند.

 

در مرحله بعد با به تدريج سرد كردن شيشه و رساندن ان به دماي محيط ( با كنترل دقيق دما ) باعث ميشوند كه تنش هاي درون شيشه ازاد شده يا به حداقل برسد.

 

هر يك از اين مراحل براي تركيبات مختلف ويژگيهاي خاص خود را دارد ولي از انجا كه عواملي مثل حبابها ، غير هموژن شدن مذاب شيشه و حضور رگه و ديگر ناخالصيهاي شيشه پارامترهاي مشتركي در مراحل ساخت انواع شيشه هاست ، سعي بر اين است كه اين مشكلات به حداقل رسانده شود .

مشخصا در مورد شيشه هاي اپتيكي حذف اين معايب حائز اهميت است

 

كليات

شيشه جامدي آمورف ومعدني است كه معمولا از انجماد سريع مذاب بدون تبلور،تا دماي اتاق بدست مي آيد.برخي ان را مايع فوق تبريد (super cooled)مي نامند .شيشه در دماي اتاق سفت و شكننده است ولي مي توان به تعداد نامحدودي ذوب و مجددا شكل داد. وزن مخصوص آن حدودgr/cm3 6/2-3/2 و مقاومت كششي آن بدليل وجود معايب سطحي از قبيل ترك هاي موئي (Microcracks) و نقايص ديگر پايين و حدود 700-350

Kg/cm2 است ولي مقاومت فشاري آن بسيار بالا و در حدود kg/cm2 3500 است.

نظريه تشكيل شيشه براي اولين بار در سال 1932 ميلادي توسط دانشمندي بنام زاخارياسن (Zachariasen ) و بعد از او در سال هاي 1938-1933 توسط وارن Warren)) و همكارانش پيشنهاد گرديد.نظري هاي ديگري ارائه شدند ولي ازاهميت كمتري برخوردارند. از شيشه به دليل شفافيت،مقاومت در برابر خوردگي و عايق بودن استفاده هاي فراواني مي شود وامروزه، تقريبا بيش از 800 نوع شيشه مختلف به بازار عرضه مي گردد.شيشه هاي معمولي را از ذوب سيليس با مواد قليايي و مواد پايدار كننده از قبيل آهك ،آلومين ،سرب و باريم توليد مي كنند.شيشه بطري ،شيشه تخت و شيشه پنجره (جام) معمولا داراي سليس ، آلومين ، اكسيد كلسيم و اكسيد سديم است.

 

خواص شيشه ها

هدف اصلي استفاده از شيشه در ساختمان ، عبور نور طبيعي بدون ايجاد ناراحتي و مزاحمت به ساكنين آن است.اخيرا نيز مسائلي از قبيل صرفه جويي در انرژي ،كنترل دما، ايمني و زيبايي نيز مطر اند كه بايد در هنگام انتخاب شيشه و نصب آن در ساختمان هاي جديد كاملا مد نظر طراح قرار گيرند.

 

خواص شيميايي

شيشه ها در برابر عوامل خورنده از قبيل اسيدها و بازها به جز اسيد فلوئيدريك مقاوم اند.

 

خواص نوري

از مهم ترين خواص شيشه ، خواص نوري آن است كه آن را براي مقاصد مختلف مختلف از جمله ساختمان ، معماري ،حمل ونقل و ارتباطات ، تجهيزات علمي و تجهيزات پزشكي جالب توجه ساخته است.

مهم ترين خواص نوري شيشه انعكاس ، شكست ،پراكندگي و عبور است. هر چند شيشه ها در برابر نور مرئي و مادون قرمز شفافند ولي اغلب آن ه در برابر نور ماوراء بنفش مات اند. براي عبور يا جذب محدوده خاصي از طول موج نور فيلتر هاي ويژه گرما استفاده مي شود. براي تغيير در قدرت انعكاس نور ، گاه سطح شيشه را طراح دار يا مشجر مي كنند.

 

انعكاس

هنگامي كه نوري به سطح شيشه مي تابد قسمتي از آن منعكس مي شود كه آن را با R نشان مي دهند. R اول كلمه Reflection به معني انعكاس است.

انعكاس كاملا به زاويه تابش ، يعني زاويه بين اشعه نور و خط عمود بر سطح شيشه بستگي دارد.هر چقدر زاويه تابش بيش تر باشد مقدار انرژي (نور) منعكس شده بيش تر است. شيشه هايي كه ضريب شكست بالايي دارند نسبت به شيشه هايي كه ضريب شكست پايين تري دارند نور تابيده شده را بيش تر منعكس مي كنند.


مبلغ قابل پرداخت 27,000 تومان

توجه: پس از خرید فایل، لینک دانلود بصورت خودکار در اختیار شما قرار می گیرد و همچنین لینک دانلود به ایمیل شما ارسال می شود. درصورت وجود مشکل می توانید از بخش تماس با ما ی همین فروشگاه اطلاع رسانی نمایید.

Captcha
پشتیبانی خرید

برای مشاهده ضمانت خرید روی آن کلیک نمایید

  انتشار : ۱۹ اسفند ۱۳۹۹               تعداد بازدید : 269

برچسب های مهم

تمام حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به "" می باشد

فید خبر خوان    نقشه سایت    تماس با ما