Производство оптического стекла - вопросы истории

[библиограф]

 

Дайте, пожалуйста русскую ссылку - я не обязан знать всякие тарабарские наречия.

К сожалению, научных статей о древних линзах на русском нет. Google на
запрос "линзы Висби" выдает массу ссылок с охами и восторженными оценками
знаний и умений древних мастеров, количественных данных там нет.
Академик Ландау сказал:
Английский надо знать! Даже самые тупые англичане знают его неплохо!

Могли просто найти окатыш из хрусталя . Понравился . Со временем об шкуры сам отполировался

Так по-видимому и было... Плоская галька из горного хрусталя, потерли жиром
для прозрачности, сфокусировали Солнце, получили огонь... В неолите уже
умели шлифовать каменные топоры, а чем линзы хуже? 
Древнекитайские технологии алмазной шлифовки:
http://www.sunhome.ru/journal/524711
Немного о технологии шлифовки каменных неолитических топоров:
http://nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000055/st009.shtml

[ekvi]

Вот что пишет на с. 3 в сноске (1)  по части ископаемых луп В.А. Гуриков в своей книге "Становление прикладной оптики":

"Линзы из горного хрусталя, изготовленные около 4500 лет назад, были обнаружены Генрихом Шлиманом в 1890 г. при раскопках Трои. Линзы с разным увеличением из стекла были найдены в Саргоне (Месопотамия) - они датируются 400-600 гг до н.э. В музее Грузии в Тбилиси имеется уникальная античная линза диаметром 45 мм из горного хрусталя, изготовленная в IX в. н.э."

В конце книги В.А. Гуриков приводит библиографию из 19 единиц по истории оптики, в том числе, Ронки, Лебедев, Вавилов.

[ekvi]

Имеются убедительные доказательства на основе долговременных экспериментов, что стекло не течет. Совсем.

Но практика эксплуатации основных пробных стекол (оригиналов из стекла ЛК) показывает, что несмотря на идеальные условия их хранения (+20 градусов по Цельсию, нормированная влажность, спецтара с равномерной разгрузкой по всей площади и т.п.), они требуют периодической переполировки, так как их постоянно коробит, и цвет "ломается".

[ekvi]

Про течение стекла под нагрузкой:
http://murzim.ru/nauka/himiya/19737-tekut-li-okonnye-stekla.html

Вот цитата из этого исследования:
"Причину остаточной деформации стекла выяснили лишь в начале 50-х гг. Оказывается, в нём под влиянием на­грузки происходит медленная диффу­зия катионов Na+, которых в обычном стекле много. После снятия нагрузки эти катионы постепенно возвращаются к исходному положению, и в конце кон­цов стеклянное изделие вновь принима­ет прежнюю форму."

Но как можно "снять" силу тяготения, под действием которого стекло расплывается?! - ведь "диффузия катионов Na+" - это всего лишь описание механизма течения стекла, а не отсутствие самого течения.

[kryptonik]

Я нечто подобно тоже пытался проделать. Но испытывал образцы оконного стекла.  Для ускорения нагрузку давал максимальную. Если стекло лопалось, слегка уменьшал. Стекло лопалось через несколько минут, часов, дней. Последний образец разлетелся через очень большой промежуток времени, я уже про эксперимент забыл.
Это я к чему, если стекло содержит внутренние напряжения, со временем они могут сниматься и стекло может треснуть или деформироваться. Тут важна технология изготовления, особенно отжига, вряд ли в древности она была совершенной.

[ekvi]

Возможно, конечно, что форма линзы для достижения минимальной
сферической аберрации была найдена эмпирическим путем, а не расчетом,
 тогда это предполагает продолжительную экспериментальную работу.

В приведенной библиографом работе анализируются асферические линзы не только с эллиптическими поверхностями, но и с гиперболическими. Авторы исследовали сферические аберрации и нашли их очень малыми - такое возможно только при сознательном и грамотном изготовлении асферических линз.
Резюме таково, что начало "оптической цивилизации" необходимо отодвинуть далеко вглубь веков.

[kryptonik]

Отодвинуть это еще пол беды. А ну как выяснится, что мы уровня древних еще не достигли?

[ekvi]

Для ускорения нагрузку давал максимальную. Если стекло лопалось, слегка уменьшал. Стекло лопалось через несколько минут, часов, дней. Последний образец разлетелся через очень большой промежуток времени, я уже про эксперимент забыл.

- по-видимому, по окончании "диффузии катионов Na+" течение стекла заканчивалось и потому оно разрушалось.

Вот с. 38 из "Справочного пособия по сопротивлению материалов" (М.Н. Рудицын, П.Я. Артемов, М.И. Любошиц, Минск, Вышэйшая школа, 1970). На иллюстрации представлены зависимости величины  растяжения (ось абсцисс) от величины внутренних напряжений (ось ординат) для пластических и хрупких материалов.
Стекло, как всякий хрупкий материал, деформируется аналогично чугуну: его диаграмма растяжения нелинейна и не имеет площадки текучести; поскольку величина нагрузки остается неизменной, а за счет течения происходит утонение в опасном сечении, то величина внутренних напряжений возрастает; в конце концов образец разрушается уже при меньших внутренних напряжениях и, соответственно, при меньших нагрузках.

Наверное, если образец разгрузить на нисходящем участке диаграммы, то после определенной релаксации в нем так и сохранятся остаточные деформации - катионы Na+ "застрянут" в потенциальных ямах.

[ekvi]

А ну как выяснится, что мы уровня древних еще не достигли?

- так оно и есть - если вникнуть в проблему "Воспоминание о будущем". Судя по исследованиям, за последние 150 тыс. лет  на Земле одна за другой сменились от 3х до 5 высокоразвитых цивилизаций: никак им не давалось (очевидно, что и сегодняшним "цивилизаторам" также не дается) усвоение заповеди "Кроции наследят землю".

[библиограф]

 

А ну как выяснится, что мы уровня древних еще не достигли?

С технологией ручной обработки материалов у древних было всё в порядке!
Копья из мамонтовых бивней из захоронения Сунгирь - как они обратимо
размягчали кость? Воспроизвести методы древних не удалось.
http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/4298/

Изготовление круглого кабошона в форме плоско-выпуклой линзы с помощью станка с вертикальным шпинделем типа гончарного, песка разных фракций, кусков кожи и воды, достаточно не сложное дело, но требующее времени и терпения.  Конечно высококачественную линзу, такими примитивными методами изготовить крайне сложно, но лупу для чтения или симпатичное украшение вполне по силам.

Сложно, но возможно. Мой знакомый оптик работал у проф. М.М. Русинова,
делал опытные образцы широкоугольных объективов для аэросъемки.
Объектив Руссар-53 имел переднюю линзу-колпак из стекла ТК-21 с
гиперболической поверхностью, её сначала фрезеровали, затем шлифовали
специальным инструментом из движущейся латунной проволоки, а полировка
велась кусочками кожи, фетра, и в заключение, пальцем. Получалось неплохо-
объектив на формат пленки18х18 см крыл поле 136 градусов. В серию он не
пошел из-за трудностей изготовления.

"Причину остаточной деформации стекла выяснили лишь в начале 50-х гг. Оказывается, в нём под влиянием на­грузки происходит медленная диффу­зия катионов Na+, которых в обычном стекле много. После снятия нагрузки эти катионы постепенно возвращаются к исходному положению, и в конце кон­цов стеклянное изделие вновь принима­ет прежнюю форму."

Поэтому пружинные элементы, например торсионных ультрамикромикровесов
или чувствительных электрометров делают из кварцевых нитей -там натрия нет,
нет и остаточных деформаций.

[serega2007]

    Мимо темы для справки .
    Подобные объективы шли серийно десятки лет . Понятно , что фронтальные линзы делались поштучно , и по несколько недель на каждую .

[ekvi]

Мимо темы...

Чтобы не было клочковатости при обсуждении обозначенной темы, необходимо произвести сопоставление существующих методов производства оптики с таковыми в прошлом, и не только с достоверно известными, но и с гипотетически возможными.
Это - тоже для справки стражам форумского порядка.

[serega2007]

    Ну , тогда , еще не по теме .
    За последние 20 - 30 лет производство асферических деталей продвинулось фантастически . Ранее сие делалось исключительно , вручную . А сейчас , поточные линии . В любом приличном фотообъективе по несколько линз , и вполне рентабельно .

[библиограф]

За последние 20 - 30 лет производство асферических деталей продвинулось фантастически . Ранее сие делалось исключительно , вручную .

Руссар-53 это 1960 год.

 Чтобы упорядочить обсуждение, систематизируем известное о древних линзах:
умели делать выпуклые и вогнутые линзы, использовали их как зажигательные стекла, для коррекции дальнозоркости и близорукости и как лупы.
В технологии изготовления таких линз нет ничего сложного, она доступна людям
уже несколько тысяч лет, теоретические знания и расчеты здесь не нужны.
Асферические линзы - совсем другое дело, прежде всего, неясно их назначение-
обычные лупы - или детали микроскопа - или часть проекционной системы?
Не были ли линзы Висби  компонентами проекционного микроскопа, а не обычными
лупами? Кто его придумал и сделал расчет? Викинги, скорее всего, во время набега
на какой-нибудь приморский город грабанули заодно оптическую мастерскую,
блестящие штучки из запасов потом вставили в оправы и использовали как
украшения - или как увеличительные стекла - как дети, которые разбирают
объектив, чтобы поиграть с линзами. 

[Okub62]

Дайте, пожалуйста русскую ссылку - я не обязан знать всякие тарабарские наречия.

... Английский надо знать! Даже самые тупые англичане знают его неплохо! 

Поскольку Ландау умер, впредь с Вами буду советоваться, что мне надо, а что нет.
А ссылки на русскоязычном форуме трэба русские давать.

[I.A.R.]

А ссылки на русскоязычном форуме трэба русские давать.

Или загодя предупреждать, что они на тарабарском...

[Yuri P.]

Если обратиться к историческим источникам то мы увидим что официально считается что оптическое стекло начали производить в 16-17 веке.

Владимир, много раньше стекло изготовлялось и использовалось для приземленных целей - посуды, украшений.
См. фото. Датировка 1-2й век нашей эры, северный римский форт Saalburg (юг Германии).

[Yuri P.]

Возможно, конечно, что форма линзы для достижения минимальной
сферической аберрации была найдена эмпирическим путем, а не расчетом,
 тогда это предполагает продолжительную экспериментальную работу.
На картинках - одна из линз Висби и современные асферические линзы от
проектора. Похоже?

Линзы у Вас только на втором фото, на первом - украшение, причем сделанное для удержания с нижней стороны в оправе.
Для достижения минимальной сферической аберрации при изготовлении необходимо знать что это такое...

[Yuri P.]

        За последние 20 - 30 лет производство асферических деталей продвинулось фантастически . Ранее сие делалось исключительно , вручную . А сейчас , поточные линии . В любом приличном фотообъективе по несколько линз , и вполне рентабельно .

- Это началось гораздо раньше: все линзы изготовленные до ~ начала 18го века изготовлялись асферическими, или точнее не-сферическими.
Сферическая форма поверхности не доступна при полировке на коже оленя или на фетре.

[Владимир Николаевич]

Если обратиться к историческим источникам то мы увидим что официально считается что оптическое стекло начали производить в 16-17 веке.

Владимир, много раньше стекло изготовлялось и использовалось для приземленных целей - посуды, украшений.
См. фото. Датировка 1-2й век нашей эры, северный римский форт Saalburg (юг Германии).

Да такого бытового стекла просто полно во всех музеях. Датировка начиная с 14-15в ДО нэ. Но оно поголовно мутное и окрашенное, с кучей пузырей в массе стекла. К оптическому стеклу эти поделки не имеют абсолютно никакого отношения.