دانلود مقاله شناخت و بررسی انواع شیشه های اپتیکی

Word 107 KB 11779 43
مشخص نشده مشخص نشده شیمی - زیست شناسی
قیمت قدیم:۲۴,۰۰۰ تومان
قیمت: ۱۹,۸۰۰ تومان
دانلود فایل
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  • مقدمه

    میدانیم که در طبیعت ماده به سه صورت گاز،مایع و جامد وجود دارد که این سه حالت قابل تبدیل به یکدیگر هستند.

    تعاریفی که برای این حالت های ماده به کار برده شده به این صورت میباشد:

    گاز:

    حالتی ازماده است که در ان نیروی جاذبه بین ملکول ها ضعیف بوده و تحرک شدید ملکول ها یا اتم ها وجود هر گونه نظم هندسی را در بین ذرات غیر ممکن میسازد،بنابراین گاز نه حجم ثابت ونه شکل ثابتی دارد.

    مایع:

    مایعات از نظر بی نظمی و سیالیت مثل گازرفتار میکنند و از نظر تراکم مولکولی مثل جامداتند.

    جامد:

    در جامدات نیروی جاذبه بین مولکول ها محکم بوده و تحرک مولکول ها نسبت به یکدیگرکم و مولکول ها و اتم ها نظم هندسی مشخسی دارند.

    اما شیشه...

    شیشه از نظر شفافیت ظاهری مثل آب دارد ولی عملا سیالیت آاب را نداردو شکل ظاهری آن سخت وصلب است، به دلیل بی نظمی در ساختمان مولکولی اش حتی در حالت سخت و صلب خود ماهیت مایع رادارد ،

    به عبارتی مذاب شیشه در طی سرد شدن بر خلاف مایعات معمولی ،بدون تشکیل یک ساختمان منظم مولکولی سخت و جامد میشود .

    در مایعات معمولی مانند اب وقتی که سرد میشود و به محض رسیدن به دمای انجماد شروع به یخ زدن میکند یا به عبارتی با تشکیل واحد های بلوری منظم جامد میشود ، ولی برای شیشه این طور نیست.

    مذاب شیشه در مرحله ی سرد شدن بدون ایجاد تبلور و نظم مولکولی درونی پس از گذشتن از دمایی که به ان دمای شیشه ای شدن (TG )میگویند سخت و صلب میشود.

    منحنی زیر نشاندهنده ی این تعاریف است.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    تعریف دیگری برای شیشه این است که شیشه ماده ایست بی شکل که در درجه حرارت های معمولی مثل یک جامد سخت عمل میکند ولی در درجه حرارت های بالا به تدریج نرم  و ذوب شده و به مایعی روان تبدیل میشود.

     

    ترکیبات شیشه :

    عنصر اصلی تشکیل دهنده اکثر شیشه ها سیلیسیم است . اکسید سیلیسیم یکی ازفراوانترین کانیهای موجود در پوسته زمین است که به ان سیلیس گفته میشود(SIO2  )و به اشکال مختلف در طبیعت وجود دارد .

    سیلیس به تنهایی شیشه ساز است و شیشه خالص سیلیسی دارای موغوبیت بسیار خوبیست ولی به دلیل نقطه ذوب بالای سیلیس و اقتصادی نبودن تولید معمولا عناصر دیگری به عنوان تعدیل کننده یا روان ساز به ان اضافه میشود .

    البته اکثر عناصر جدول تناوبی به طریقی به صورت کم یا زیاد در ترکیب انواع شیشه ها وارد میشوند.

    از رایج ترین ترکیبات شیشه ، شیشه هاییست که از ترکیب سیلیس ،اکسید سدیم یا پتاسیم و اکسید اهک تشکیل شده که شیشه های سیلیکاتی سودا-لایم گفته میشوند، اکثر شیشه های در و پنجره و ظروف از این نوع هستند.

    اشکال زیر چگونگی تفاوت ساختمان کریستال کوارتز و شیشه کوارتز و شیشه سیلیکاتی را نشان میدهد. همان طور که در شکل مشخص است کریستال کوارتز یک شبکه منظم از چهار وجهی های SIO4 را

    تشکیل داده.

    در شیشه کواتز زاویه بین اتم ها یا پیوند اتم ها ثابت نیست و شبکه چند وجهی منظم را ندارد و در واقع یک شیشه نا منظم تشکیل شده است.

     وقتی تعدیل کننده هایی مثل سدیم و کلسیم وارد شبکه شیشه میشوند شبکه به راحتی شکسته شده و این یونهای قلیایی در حفره های شبکه جای میگیرند.

     

    غیر از شیشه های سیلیکاتی سودا-لایم شیشه های زیادی که کاربرد زیادی دارند عبارتند از:

     

    شیشه های سربی که دارای ترکیبات سرب هستند و در ساخت عدسی ها و فیلتر ها به کار میروند.

    شیشه های بور و سیلیکات که دارای ترکیبات بور هستند و در تولید اکثر لوازم ازمایشگاهی ، برخی از شیشه های ظروف و در شیشه های اپتیکی به کار نیروند.

    شیشه های باریمی که دارای ترکیبات باریم هستند و در ساخت عدسی ها و فیلتر ها به کار میروند.

    شیشه هایی با ترکیبات عناصر کمیاب مثل ( لانتانید ها – تانتالید ها و تیتانیوم ...) که برای تولید شیشه های اپتیکی به کار میروند .

     

    امروزه مواد الی معینی میتوانند با روش های مشخص به صورت سخت و با ساختمان بی مظم تولید شوند و در واقع شسشه الی تولید شود .

    گرچه در زبان محاوره ای به این ترکیبات شیشه گفته نمیشود ، اما انواع هارد رزین ها و رزین های ترمو پلاستیک از این نوع شیشه الی هستند که کاربرد فراوانی هم پیدا کرده اند.

     

     

    روش ساخت شیشه

    فرایند های عمده در ساخت شیشه عبارتند از :

     

    ذوب

    شکل دهی

    تنش زدایی( آنیلینگ)

     

    در مرحله ذوب مخلوطی از مواد و عناصر مختلف با اندازه و دانه بندی مشخص به صورت گچ تهیه شده و بعد در کوره ذوب طی مراحلی تا دمای ذوب ( این دما بسته به ترکیب شیشه تفاوت دارد ) به منظور به دست اوردن شیشه ای هموژن و عاری از معایب ذوب میشود.

    در شکل دهی شیشه مذاب را یا به صورت تمام اتوماتیک یا دستی از طریق کشش شیشه یا قالب ریزی یا پرس به فرم مورد نظر شکل میدهند.

     

    در مرحله بعد با به تدریج سرد کردن شیشه و رساندن ان به دمای محیط ( با کنترل دقیق دما ) باعث میشوند که تنش های درون شیشه ازاد شده یا به حداقل برسد.

     

    هر یک از این مراحل برای ترکیبات مختلف ویژگیهای خاص خود را دارد ولی از انجا که عواملی مثل حبابها ، غیر هموژن شدن مذاب شیشه و حضور رگه و دیگر ناخالصیهای شیشه پارامترهای مشترکی در مراحل ساخت انواع شیشه هاست ، سعی بر این است که این مشکلات به حداقل رسانده شود .

    مشخصا در مورد شیشه های اپتیکی حذف این معایب حائز اهمیت است

     

    کلیات

      شیشه جامدی آمورف ومعدنی است که معمولا از انجماد سریع مذاب بدون تبلور،تا دمای اتاق بدست می آید.برخی ان را مایع فوق تبرید (super cooled) می نامند .شیشه در دمای اتاق سفت و شکننده است ولی می توان به تعداد نامحدودی ذوب و مجددا شکل داد. وزن مخصوص آن حدودgr/cm3  6/2-3/2 و مقاومت کششی آن بدلیل وجود معایب سطحی از قبیل ترک های موئی (Microcracks) و نقایص دیگر پایین و حدود 700-350

    Kg/cm2 است ولی مقاومت فشاری آن بسیار بالا و در حدود kg/cm2 3500 است.

    نظریه تشکیل شیشه برای اولین بار در سال 1932 میلادی توسط دانشمندی بنام زاخاریاسن (Zachariasen ) و بعد از او در سال های 1938-1933 توسط وارن Warren)) و همکارانش پیشنهاد گردید.نظری های دیگری ارائه شدند ولی ازاهمیت کمتری برخوردارند. از شیشه به دلیل شفافیت،مقاومت در برابر خوردگی و عایق بودن استفاده های فراوانی می شود وامروزه، تقریبا بیش از 800 نوع شیشه مختلف به بازار عرضه می گردد.شیشه های معمولی را از ذوب سیلیس با مواد قلیایی و مواد پایدار کننده از قبیل آهک ،آلومین ،سرب و باریم تولید می کنند.شیشه بطری ،شیشه تخت و شیشه پنجره (جام) معمولا دارای سلیس ، آلومین ، اکسید کلسیم و اکسید سدیم است.

     

    خواص شیشه ها

    هدف اصلی استفاده از شیشه در ساختمان ، عبور نور طبیعی بدون ایجاد ناراحتی و مزاحمت به ساکنین آن است.اخیرا نیز مسائلی از قبیل صرفه جویی در انرژی ،کنترل دما، ایمنی و زیبایی نیز مطر اند که باید در هنگام انتخاب شیشه و نصب آن در ساختمان های جدید کاملا مد نظر طراح قرار گیرند.

     

    خواص شیمیایی

     شیشه ها در برابر عوامل خورنده از قبیل اسیدها و بازها به جز اسید فلوئیدریک مقاوم اند.

     

    خواص نوری

    از مهم ترین خواص شیشه ، خواص نوری آن است که آن را برای مقاصد مختلف مختلف از جمله ساختمان ، معماری ،حمل ونقل و ارتباطات ، تجهیزات علمی و تجهیزات پزشکی جالب توجه ساخته است.

     مهم ترین خواص نوری شیشه انعکاس ، شکست ،پراکندگی و عبور است. هر چند شیشه ها در برابر نور مرئی و مادون قرمز شفافند ولی اغلب آن ه در برابر نور ماوراء بنفش مات اند. برای عبور یا جذب محدوده خاصی از طول موج نور فیلتر های ویژه گرما استفاده می شود. برای تغییر در قدرت انعکاس نور ، گاه سطح شیشه را طراح دار یا مشجر می کنند.

     

    انعکاس

     هنگامی که نوری به سطح شیشه می تابد قسمتی از آن منعکس می شود که آن را با R نشان می دهند. R  اول کلمه Reflection به معنی انعکاس است.

    انعکاس کاملا به زاویه تابش ، یعنی زاویه بین اشعه نور و خط عمود بر سطح شیشه بستگی دارد.هر چقدر زاویه تابش بیش تر باشد مقدار انرژی (نور) منعکس شده بیش تر است. شیشه هایی که ضریب شکست بالایی دارند نسبت به شیشه هایی که ضریب شکست پایین تری دارند نور تابیده شده را بیش تر منعکس می کنند.

     

     

    شکست

     اگر نور از یک محیط به محیط دیگری وارد شود مسیر آن تغییر می کند.مقدار مسیر بیانگر ضریب شکست است که ان را از قانون اسنل محاسبه می کنند.

     

    پراکندگی

     پراکندگی معیاری از تغییر ضریب شکست نسبت به طول موج است.این تغییر باعث تفکنیک اجزای نور در منشور می گردد.تشکیل قوس قزح نیز به دلیل پراکندگی نور در قطره و ذرات آب است.

     

    عبور

     نوری که بر شیشه می تابد مقداری از آن منعکس ومقداری از آن عبور می کند.مقدار نوری که از شیشه عبور می کند به ضخامت شیشه ،وضعیت سطح (صاف، خشن،...) و نوع پوشش آن بستگی دارد.

    شیشه صاف و روشن به ضخامت 3 میلیمتر ، 91 درصد نور روز را از خود عبور می دهد در حالی که اگر ضخامت شیشه 25 میلیمتر باشد ، فقط 78 درصد نور را از خود عبور می دهد.

     

    جذب

     وقتی نور خورشید بر شیشه می تابد قسمتی از آن جذب می شود. در مورد شیشه پنجره های معمولی ، جذب کسر بسیار جزئی از تابش را تشکیل می دهد. تغییرات عبور، انعکاس و جذب نور خورشید را از شیشه معمولی یک لایه در دیوار جنوبی و در عرض جغرافیایی 45 درجه نشان می دهد.

    جذب، حاصل بر هم کنش الکترون های ظرفیت با فوتون های تابشی است.زیرا در اثر این بر هم کنش فوتون ها این انرژی خود را از دست می دهند لذا ممکن است جذب شوند.جذب وقتی اتفاق می افتد که که گاف انرژی ماده کوچک باشند . ولی اگر گاف انرژی، از انرژی فوتون های تابیده بزرگتر باشد، فوتون ها ممکن است عبور کنند.

     

    ویسکوزیته یا ناروانی

     مایعات قادر به تحمل نیروی برشی نیستند و سیلان می یابند. ویسکوزیته را با ضریب ویسکوزیته که بیانگر اصطکاک داخلی مایع است اندازه گیری می کنند.

     

    تبلور

     اگر شیشه ها را به مدت طولانی در دمای مناسبی حرارت دهیم متبلورمی شوند. ولی در بین اکسیدها B2o3 ودر بین سیلیکات ها فلدسپارپتاسیک (k2o.Al2 o3.6Sio2) از این قاعده مسیثنی هستند که حتی حرارت طولانی نیزنمی تواند آن ها را متبلور سازد.اخیرا در دسته ای از شیشه ها به طور عمدی تبلور ایجاد می کنند ، که به گروه شیشه - سرامیک مشهورند.

     

    کشش سطحی

     نیروی لازم برای افزایش سطح، کشش سطحی نامیده می شود و از نظر عددی برابر کار لازم در واحد سطح برای ایجادسطح جدید بوده و واحد آن N/M است.

    کشش سطحی شیشه های سیمیکاتی معمولا در حدود mN/m 360-200 است و با افزایش دما مقداری کاهش می یابد.

     

    هدایت حرارتی

     هدایت حرارتی شیشه ها در دمای اتاق بین W/cmK 138./.- 71../. قرار دارد.

     

    هدایت الکتریکی

    شیشه ها در حالت جامد عایق های الکتریکی خوبی هستند درحالی که در حلت مذاب هادی الکتریکی می باشند. لذا مذاب شیشه را می توان را می توان با عبور مستقیم جریان الکتریکی حرارت داد.هدایت الکتریکی در شیشه ها از نوع الکترولیتی است. بدین معنی که جریان الکتریکی تئسط یون ها صورت می گیرد.حرارت دادن شیشه ها با جریان الکتریسیته مستقیم باعث تفکیک و جدایش یون ها می شود.برای رفع این مشکل از جریان الکتریکی متناوب استفاده می شود.

     

    خواص مکانیکی

    رشته های بی عیب شیشه تنشی معادل Kg/cm2 70000 را تحمل می کنند ، که بیش از 5 برابر تحمل فولاد است.اما معایب و نواقص سطحی تأ ثیر عمده ای بر خواص مکانیکی شیشه دارد.این معایب باعث تمرکز تنش ونتیجتا ترک خوردن شیشه می شود و مقاومت واقعی را به 0.01 مقاومت نظری کاهش می دهد.

    از آنجایی که شیشه ساختمانی هموژن دارد، خواص آن در جهات مختلف یکسان است و به محض شروع ترک می کند.برای جلوگیری از ترک خوردگی و افزایش مقاومت شیشه ، سطح آن بابد کاملا صیقلی عاری از هر گونه عیب باشد.

     

    دسته بندی شیشه ه بر اساس مصارف اقتصادی 

     

    سیلیس گداخته

    سیلیس گداخته یاا سیلیس شیشه‌ای به روش تفکافت تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا یا  بوسیله گدازش کوارتز یا ماسه خالص ساخته می‌شود و گاه آن را به اشتباه ، شیشه کوارتزی می‌خوانند. این ماده ، انبساط کم و نقطه نرمی بالایی دارد که به مقاومت گرمایی زیااد آن کمک می‌کند و امکان استفاده از آن را در گستره دمایی بالاتر از دیگر شیشه‌ها فراهم می‌آورد. این شیشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبی از خود عبور می‌دهد.

  •  فهرست:

    مقدمه
    2) ترکیبات شیشه
    3) روش ساخت شیشه
    4) خواص شیشه ها
    5) دسته بندی شیشه ها بر اساس مصارف اقتصادی
    6) نقش کانیها در تهیه ی شیشه
    7) دسته بندی شیشه ها بر اساس ترکیبات شیمیایی
    8) شیشه های ویژه
    9) شیشه ها ی اپتیکی
    10) روش ساخت شیشه های اپتیکی
    11) تاثیر تنش در در خواص شیشه های اپتیکی
    12) انواع عدسی های دیدگانی – عدسی عینک
    13) عدسی هایی با ضریب شکست زیاد
    14) عدسیهای فتوکرومیک
    15) انواع عدسی های فتوکرومیک
    16) انواع فتوبراون ها


    منبع:

    شیشه ، مبانی فیزیک و شیمی – دکتر میرمحمد عباسیان – انتشارات گوتنبرگ

    شالوده صنعت شیشه تالیف ( fay v . tooley )، ترجمه گروه مترجمین

    شناخت مواد 1و2 فنی و حرفه ای نظام جدید آموزش متوسطه

    اینترنت

    مقاله علمی راجع به شیشه های اپتیکی

     

موضوع : علم تکنولوژي مواد فصل اول طبقه بندي مواد کار 1- طبقه بندي مواد کار 1-1- تعريف تکنولوژي مواد: علمي که درباره استخراج، تصفيه، آلياژ کردن، شکل دادن، خصوصيات فيزيکي، مکانيکي، تکنولوژيکي، شيميايي و عمليات حرارتي بحث مي‌کند، تکنولوژي

متن اصل این مقاله توسط دوست عزیز کامران خوشی برای ترجمه و استفاه در سایت در اختیار این جانب قرار گرفته است. ضمن تشکر فراوان از ایشان، خواندن این مطلب را به کسانی که به عکاسی به چشم یک علم و هنر نگاه می کنند توصیه می کنم. البته بحث رنگها در عکاسی مبحث پیچیده و مفصلی است که در غالب یک مقاله نمی گنجد. ولی اصول اولیه و سرخط های این مبحث در این مقاله به خوبی بیان شده است. شناخت رنگها ...

شیشه جزو مایعات است ... شیشه مایعی است سفت تمام مایعات جز هلیوم که مایعی است بسیار روان مقداری ناروانی دارند شیشه معمولی در ده ای اتاق آنقدر ناروان است که جریان آن را تنها با آزمایشات بسیار دقیق می توان اندازه گرفت خواص مشهور شیشه نتیجه همین ساختمان مایعی آن است همه می دانند که ناروانی مایعات با کاهش دما افزایش می یابد اما بیشتر مایعات در دمایی که به ناروانی شیشه می رسند به حالت ...

آینده و بازار پلاستیک همانگونه که در قبل از این ذکر شد بیشترین مصرف پلاستیک ها درست پس از جنگ جهانی دوم به عنوان جایگزین ارزان قیمت مواد مرسوم و رایج شکل گرفت اما حتی امروز نیز تصور عمومی از صنعت پلاستیک به طور کامل شفاف و مثبت نیست . سهم قابل توجه پلاستیک ها در ارتقاء سطح استاندارد کیفی زندگی تبیین نشده است . با این حال در بسیاری از زمینه ها مواد پلاستیکی مدتی است که جایگاه ...

آتشفشان يک ساختمان زمين شناسي است که به وسيله آن مواد آتشفشاني (به صورت مذاب ، گاز ، قطعات جامد ياهر 3)از درون زمين به سطح آن راه مي يابند. انباشتگي اين مواد در محل خروج، برجستگي هايي به نام کوه آتشفشان ايجاد مي نمايد. آتشفشان يکي از پديده هاي طبي

حدود 70% کل تولیدات مواد نسوز در صنایع تولید آهن و فولاد مصرف می شود. بسیاری از تولید کنندگان فولاد در مراکز خود دارای پخش دیرگداز هستند که در این بخشها آزمایشهای متداول و معینی بر روی دیرگدازهای جدید دریافت شده انجام می دهند. بعضی از کارخانه ها نیز بخش های بزرگ تحقیقاتی دارند که در آنها تحقیقات مداومی بر روی ساخت انواع دیرگدازهای جدید صورت می پذیرد. مذاب فلزات و سرباره اثرات ...

گروه بندی عایق ها عایقهای الکتریکی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: عایقهای معدنی، عایقهای ترکیبات کربنی. عایقها در سه شکل ظاهر می شوند، جامد، مایع و گاز 1- عایق های معدنی عایقهای معدنی خود به دو دسته تقسیم شده اند: عایقهای معدنی که به شکل طبیعی خود به کار گرفته می شوند، مانند سنگ مرمر و سنگ شیفر- میکا- پنبه نسوز- هوا و ازت. عایقهای معدنی که برای استفاده و به کار گرفتن باید قبلاً ...

شيشه جزو مايعات است ... شيشه مايعي است سفت تمام مايعات جز هليوم که مايعي است بسيار روان مقداري نارواني دارند شيشه معمولي در ده اي اتاق آنقدر ناروان است که جريان آن را تنها با آزمايشات بسيار دقيق مي توان اندازه گرفت خواص مشهور شيشه نتيجه همين سا

فیبر نوری بعد از اختراع لیزر در سال 1960 میلادی، ایده بکارگیری فیبر نوری برای انتقال اطلاعات شکل گرفت .خبر ساخت اولین فیبر نوری در سال 1966 همزمان در انگلیس و فرانسه با تضعیفی برابر با اعلام شد که عملا درانتقال اطلاعات مخابراتی قابل استفاده نبود تا اینکه در سال 1976 با کوشش فراوان محققین تلفات فیبر نوری تولیدی شدیدا کاهش داده شد و به مقدار رسید که قابل ملاحظه با سیم های کوکسیکال ...

کاربرد های لیزر مقدمه امروزه لیزر کاربردهای بیشماری دارد که همه زمینه های مختلف علمی و فنی فیزیک-شیمی-زیست شناسی - الکترونیک و پزشکی را شامل می‌شود. همه این کاربردها نتیجه مستقیم همان ویژگی‌های خاص نور لیزر است. کاربرد لیزر در فیزیک و شیمی اختراع لیزر و تکامل آن وابسته به معلومات پایه‌ای است که در درجه اول از رشته فیزیک و بعد از شیمی گرفته شده‌اند. بنابراین طبیعی است که استفاده ...

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول