ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Определение бессвильности и пузырности оптического стекла

Цель работы: изучение классификации оптического стекла по бессвильности и пузырности; изучение методики определения бессвильности и пузырности оптических стекол.

Приборы и оборудование: полярископ-поляриметр, «точечный» источник света, экран, проекционная установка, рулетка (линейка)

Теоретическое введение

Свили – прозрачные нитевидные или слоистые участки в стекле, отличающиеся по показателю преломления от окружающей массы стекла. Свили имеют различную форму и размеры. Встречаются групповые и одиночные свили с показателем преломления меньше (редко больше), чем остальной массы стела. При прохождении пучка лучей через стекло свили искажают ход лучей, что ухудшает качество оптического изображения.

Действие одиночных свилей менее вредно, чем мелких групповых свилей. Наличие отдельных свилей, подобно действию пузырей, приводит к некоторой потере светосилы оптической системы и появлению рассеянного света (фона) в плоскости изображения.

Обнаружить свили в стекле можно, наблюдая изображение светящейся точки или теневой проекции решетки интерференционным, теневым и другими методами. Крупные свили легко обнаружить с помощью простого полярископа, когда вокруг свили наблюдается цветное окрашивание в виде полос.

Наиболее просто обнаружить свили можно методом светящейся точки или теневой проекции. Испытуемый образец просматривается в пучке лучей между «точечным» источником света и белым экраном, на который проецируется теневая картина свилей. Точечным источником света служит круглое отверстие в диафрагме диаметром 2 или 4 мм, освещенное с помощью конденсора ярким пучком лучей от мощной проекционной или ртутной лампы типа СВДШ-250. На экране должен образоваться круг диаметром 200 мм с освещенностью 70 – 150 лк.

Испытуемый образец стекла с полированными поверхностями помещается нормально к оси пучка лучей. Если в стекле имеются свили, то на экране появится теневая картина, состоящая из темных и светлых полос. При отсутствии свилей все поле экрана освещено равномерно.

Чтобы отличить свили от царапин, нужно образец повернуть на некоторый угол, тогда тени царапин на экране будут перемещаться вместе с изображением поверхности образца, а свили, двигаясь по отношению тени, плавно изменят темные места на светлые. Свили с меньшим показателем преломления, чем у массы образца стекла, проецируются на экран с темной серединой и светлыми краями; с большим показателем преломления – со светлой серединой и темными краями.

Резкость, величина и количество свилей, проецируемых на экран, зависят от диаметра отверстия в диафрагме и расстояния между диафрагмой, образцом и экраном. Размеры свилей и их количество характеризуют категорию стекла по бессвильности (см. табл. 1 и 2). Расстояние от диафрагмы до экрана постоянно и равно 750 мм.

Для первой категории бессвильности диаметр отверстия диафрагмы равен 2 мм и образец стекла помещается на расстоянии 500 50 мм от экрана. При этом положении свили в стекле не должны обнаруживаться.

Для второй категории диаметр отверстия диафрагмы должен быть равен 4 мм.

Таблица 1 – Категории бессвильности

Категория	Характеристика бессвильности
1	Не допускаются свили, равные по оптическому действию контрольной свили 1-й категории (ГОСТ3521-69)
2	То же, 2-й категории
3	Не допускаются видимые в проходящем потоке свили, допускаются одиночные и узловые свили
4	Допускаются свили, оставшиеся после перемешивания по установленному технологическому режиму для стекла данной марки

Таблица 2 – Классы бессвильности

Класс	Направления, в которых заготовка должна удовлетворять заданной категории бессвильности
А	Два взаимно перпендикулярных направления
В	Одно направление
Примечание – Допускается среднем не более 10 узловых свилей длиной до 10 мм в 1 кг стекла.

При контроле бессвильности стекла по категориям 1к – 4к испытуемый образец помещают на расстоянии 2,5 м от экрана, а источник света – на расстоянии 8 м от экрана. Для категории 1к используют диафрагму с отверстием 2 мм, и теневую картину исследуют визуально. Категорию 5к оценивают внешним осмотром и обнаруженные свили проверяют на поляриметре по двойному лучепреломлению.

При наличии набора эталонных свилей контроль стекла значительно упрощается и осуществляется с помощью установки, служащей для определения свилей.

Для испытания кусков стекла неправильной формы с поверхностями раскола и литых заготовок со шлифованными поверхностями используют кювету с параллельными стенками из однородного зеркального стекла, заполненную иммерсионной жидкостью (смесью - монобромнафталина и керосина) с показателем преломления, близким к показателю преломления испытуемого стекла с точностью ^-3.

Для образцов стекла с параллельными шлифованными поверхностями можно использовать две отполированные накладные пластинки, которые прикладывают к плоским поверхностям образца, предварительно смоченным иммерсионной жидкостью.

Найдено, что интервал измерения видимости теней от свилей составляют 50 мм (величина смещения образца в направлении от экрана к источнику света, когда тени от свилей перестают различаться), а зона наилучшей видимости находится на расстоянии 150 – 200 мм от экрана, то есть менее слабые свили видимы на большем расстоянии от источника света.

Пузырность стекла определяют просмотром образца стекла на фоне темного экрана при сильном боковом освещении и оценкой диаметра наибольшего пузыря. Источником света случат лампы накаливания: 300 Вт (кинопрекционная) и 500 Вт (осветительная), установленные в фокусе конденсора. Первая лампа предназначена для определения для определения пузырности стекла 2 – 10 категорий; вторая лампа – для категорий 1 и 1а.

Испытуемый образец стекла должен иметь полированные поверхности. Если испытывают куски стекла неправильной формы или полированные линзы и литые заготовки, то такие образцы просматриваются погруженными в кювету с иммерсионной жидкостью, составленной из - монобромнафталина с показателем преломления, подобранным с точностью 2^-3 к показателю преломления испытуемого образца. Шлифованные поверхности заготовок при просмотре смачивают иммерсионной жидкостью (водой, керосином или - монобромнафталином).

Для оценки размера пузырей в образцах стекла надо иметь набор эталонов с заранее измеренными диаметрами пузырей, соответствующими определенной категории пузырности стекла (таблицы 3, 4, 5). Размеры пузырей и включений в испытуемом образце стекла оценивают на глаз путем сравнения с пузырем эталона, просматриваемым одновременно на фоне черного экрана. Размер пузыря эллиптической формы берется как среднее арифметическое по большой и малой осям.

Таблица 3 – Категории пузырности

Категория	Диаметр наибольшего пузыря, мм
	По [2]	По [3]
1	0,002	0,002
1а	0,05	0,005
2	0,1	0,1
3	0,2	0,2
4	0,3	0,3
5	0,5	0,5
6	0,7	0,7
7	1,0	1,0
8	2,0	2,0
9	3,0	3,0
10	5,0	5,0

Таблица 4 – Классы пузырности

Класс	Число пузырей диаметром свыше 0,03 на 1 кг, не более
	По [2]	По [3]
А	10	3
Б	30	10
В	100	30
Г	300	100
Д	1000	300
Е	3000	1000
Ж		3000
Примечание. В стекле категорий 1а-10 (см. вторую колонку в табл. 3) число пузырей размером не более 0,03 мм не должно превышать числа пузырей, допускаемых по соответствующему классу.

Таблица 5 – Категории пузырности в зависимости от массы