Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Занимаясь исследованиями стеклообразования в различных системах, К- С. Евстропьев всегда питал особый интерес к расчету оптических постоянных. Развитие его ранних работ по рефракции кислородного иона в стеклах привело одного из ближайших его учеников А. К- Яхкинда к разработке практического метода расчета оптических постоянных теллуритных стекол, расчеты которых по ранее разработанным методам давали неудовлетворительные результаты.
Еще одним важным вопросом, которым интересовался К. С. Евстропьев в течение всей своей трудовой деятельности, было изучение химической устойчивости и защита стекла от коррозии.
Эти направления успешно развивались сотрудниками его лаборатории В. С. Молчановым, J1. С. Ястребовой.
На базе результатов работ этих сотрудников было достигнуто освобождение отечественного каталога от химически нестойких стекол. Для неизбежных же случаев применения нестойких стекол был создан ряд методов защиты оптических деталей, в том числе заботливо опекавшийся К- С. Евстропьевым по ходу создания оригинальный метод кремневосковой защиты (Л. С. Ястребова, Д. П. Добычин, А. К- Погодаев).
31
Рассматривая деятельность К. С. Ёвстропьева только по направлениям, имеющим отношение к оптическому стекловарению, здесь не касаемся всей многосторонней научной и педагогической деятельности К- С. Евстропьева.
Вместе с тем круг его научных интересов охватывал и вопросы, связанные с производством различных видов стекол и изделий из них. Это ситаллы и стекловолокно, электровакуумные изделий и художественная посуда, строительное стекло, электролюминесци-рующие силикатные материалы и т. п.
К. С. Евстропьев был многосторонним исследователем, работником широких масштабов, который в каждом, казалось бы, небольшом деле понимал государственные интересы.
Исследователь и педагог, требовательный руководитель и заботливый учитель, ученый и практик К- С. Евстропьев создал школу исследователей и заложил прочный фундамент для дальнейшего развития и процветания современной науки о стекле.
И. НОВЫЕ СТЕКЛА
Д. Ю. Гальперн
ОПТИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ СТЕКОЛ КАК ПАРАМЕТРЫ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Расчет оптической системы сводится к выполнению некоторого числа АЛусловий, определяющих габариты, оптические характеристики и качество изображения. В процессе расчета оптическая система представляется математической моделью, определяемой ее конструктивными элементами или параметрами: радиусами кривизны поверхностей, коэффициентами уравнений несферических поверхностей, расстояниями между вершинами поверхностей, оптическими постоянными стекол и т. д. Общее число параметров N1. Каждое из //-условий можно представить в виде уравнения, из которого в первом приближении можно пытаться выделить линейную часть в виде суммы членов, содержащих первые степени изменений параметров. Таким образом, в первом приближении расчет оптической системы можно рассматривать как решение системы из N уравнений с Nt неизвестными. Такое приближение является крайним упрощением, но оно позволяет ориентироваться в некоторых важных вопросах, связанных в частности с выяснением необходимого числа стекол в каталоге. Оценим величину N, т. е. число условий, которым должны удовлетворять оптические системы. Теория аберраций дает число К независимых коэффициентов аберраций порядка S:
Опыт расчета показывает, что во многих системах необходимо принимать во внимание аберрации вплоть до 7-го порядка включительно, что дает 28 уравнений, сюда же следует присоединить 2—3 габаритных требования. Оставляя пока в стороне хроматические аберрации, мы можем оценить число N как 30. Каждая линза в общем случае определяется четырьмя параметрами: двумя радиусами кривизны, расстоянием между вершинами и показате-
3, 5, 7
5, 9, 14
3 Труды ГОИ
33
Лем преломления. Совокупность из р линз, если учесть расстояний между линзами, имеет 5р — 1 параметров. Если линзы рассматривать как тонкие, то число параметров уменьшается до 4р — 1. При ограниченном интервале изменения показателей преломления последние перестают быть параметрами; если исключить из числа параметров и показатели преломления, то число параметров в системе из р линз конечной толщины оказывается равным 4р — 1, а в системе из тонких линз 3р — 1.
Рассматривая систему из 30 уравнений как совместную и определенную, найдем, что для ее решения необходимо располагать не менее чем б—7 линзами конечной толщины и 7—8 тонкими линзами; если же исключить из числа параметров показатели преломления, то число линз соответственно увеличится до 7—8 и 10—II. Тот факт, что показатели преломления можно рассматривать как параметры, по-видимому, позволяет уменьшить число линз в сложных системах на 2—3 линзы или на 20—30%. Представляется важным вопрос о том, являются ли показатели преломления действительными параметрами. Этот вопрос возникает в связи с тем, что показатели преломления стекол изменяются в сравнительно узком интервале от 1,5 до 2.
Из теории аберрации следует, что изменение показателей преломления в этих пределах действует соизмеримо с изменением кривизны поверхностей от 0 до 0,05 мм-1 при фокусном расстоянии линзы 100 мм. Показатели преломления являются достаточно полноценными параметрами. Необходимый интервал между смежными значениями показателя преломления на основании многолетнего опыта расчетов должен составлять 0,01—0,04, т. е. число градаций показателя преломления от 25 до 100.
