ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG của vật LIỆU QUANG

Nhằm đưa ra một cách khái quát bản chất và đặc điểm của vật liệu thuỷ tinh mà đặc biệt là thuỷ tinh quang học nhằm đi sâu vào nghiên cứu các loại thuỷ tinh quang học. Đề tài vật liệu quang, đặc biệt là thuỷ tinh quang học đưa ra nhắm giúp cho chúng ta nắm bắt được những đặc điểm cơ bản của vật liệu thuỷ tinh quang học và ứng dụng thực tiễn của nó đối với khoa học nói riêng và sự tiến bộ của con người nói chung.

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CỦA VẬT LIỆU QUANG – THUỶ TINH QUANG HỌC PHẦN 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ QUANG HỌC Bản chất ánh sáng Ánh sáng sóng điện từ có điện từ trường biến thiên khơng gian Nó đặc trưng vector cường độ điện trường E r , vector cường độ từ trường H r , vng góc vng góc với phương truyền sóng v r Quang phổ ánh sáng mặt trời cho dãy đây: Hình 1: Dãy quang phổ ánh sáng mặt trời Lý thuyết hạt ánh sáng Lý thuyết hạt ánh sáng, Isaac Newton đưa ra, cho dòng ánh sáng dòng di chuyển hạt vật chất Lý thuyết giải thích tượng phản xạ số tính chất khác ánh sáng; nhiên khơng giải thích nhiều tượng giao thoa, nhiễu xạ mang tính chất sóng Lý thuyết sóng ánh sáng Huygens Lý thuyết sóng ánh sáng, Christian Huygens đưa ra, cho dòng ánh sáng lan truyền sóng Lý thuyết giải thích nhiều tượng mang tính chất sóng ánh sáng giao thoa, nhiễu xạ; đồng thời giải thích tốt tượng khúc xạ phản xạ Thuyết điện tử Maxwell Sau lý thuyết sóng lý thuyết hạt đời, lý thuyết điện từ James Clerk Maxwell năm 1865, khẳng định lại lần tính chất sóng ánh sáng Đặc biệt, lý thuyết kết nối tượng quang học với tượng điện từ học, cho thấy ánh sáng trường hợp riêng sóng điện từ Các thí nghiệm sau sóng điện từ, Heinrich Rudolf Hertz năm 1887, khẳng định tính xác lý thuyết Maxwell Các tính chất ánh sáng Tính chất truyền thẳng tia sáng Trong mơi trường đồng tính, ánh sáng truyền theo đuờng thẳng Sự khúc xạ phản xạ ánh sáng Phản xạ ánh sáng tượng sóng ánh sáng lan truyền tới bề mặt tiếp xúc hai môi trường bị đổi hướng lan truyền quay trở lại mơi trường mà tới Khúc xạ ánh sáng tượng ánh sáng đổi hướng qua mặt phân cách hai môi trường suốt có chiết suất khác nha Sự truyền ánh sáng Sự hấp thụ ánh sáng: Hấp thụ ánh sáng tượng môi trường vật chất làm giảm cường độ chùm ánh sáng truyền qua Hiện tượng tán sắc ánh sáng tượng chùm ánh sáng trắng qua lăng kính khơng bị khúc xạ lệch phía đáy lăng kính mà cịn tách nhiều chùm sáng có màu sắc khác Ánh sáng trắng tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác Khi qua lăng kính ánh sáng đơn sắc bị lệch đáy lăng kính với góc lệch khác nhau: D = A (n -1) Do chúng khơng cịn chồng chất lên mà tách thành dải gồm nhiều màu liên tục Với ánh sáng đỏ, lăng kính có chiết suất nhỏ nhất, tia đỏ có góc lệch nhỏ Với ánh sáng tím, lăng kính có chiết suất lớn nhất, tia tím có góc lệch lớn Màu sắc ánh sáng Màu sắc cảm giác mang đến cho hệ thần kinh người từ kết hợp tín hiệu ba loại tế bào cảm thụ màu mắt người Cảm giác bị ảnh hưởng "dài hạn" từ trí nhớ lưu lại q trình học hỏi từ lớn lên xã hội, "ngắn hạn" hiệu ứng ánh sáng phông Màu sắc tia ánh sáng cảm giác màu mà tia sáng gây nên mắt người Màu sắc vật thể màu sắc ánh sáng xuất phát từ chúng PHẦN 2: KHÁI QUÁT VỀ VẬT LIỆU QUANG HỌC 2.1 Vật liệu quang học gì? Vật liệu quang học vật liệu có chức thay đổi kiểm soát xạ điện từ vùng quang phổ tia cực tím (UV), vùng nhìn thấy (Vis) hồng ngoại (IR) Các vật liệu chế tạo thành yếu tố quang học trịng kính, gương, cửa sổ, lăng kính, phân cực , máy dò điều biến, v.v., chúng sử dụng để khúc xạ, phản xạ, truyền, phân tán, phân cực, phát biến đổi ánh sáng Ở cấp độ siêu nhỏ, nguyên tử cấu hình điện tử chúng vật liệu tương tác với xạ điện từ (photon) từ xác định tính chất quang học truyền khúc xạ Các tính chất quang học hàm bước sóng ánh sáng tới, nhiệt độ vật liệu, áp suất tác dụng lên vật liệu số trường hợp định điện từ từ trường bên ngồi tác dụng lên vật vật liệu Có nhiều chất hữu ích làm vật liệu quang học Hầu hết phần tử quang học chế tạo từ thủy tinh, vật liệu kết tinh, polyme vật liệu nhựa Trong việc lựa chọn vật liệu, đặc tính quan trọng thường mức độ suốt số khúc xạ, với phụ thuộc vào quang phổ đặc tính Ngồi cịn tính đồng vật liệu, độ bền độ cứng, giới hạn nhiệt độ, chất hút ẩm điện trở suất hóa học 2.2 Tính chất chung vật liệu quang học? 2.2.1 Chỉ số khúc xạ: Còn gọi chiết suất, tỷ số tốc độ ánh sáng chân không tốc độ mơi trường ánh sáng truyền qua môi trường Chiết suất mô tả mức độ ánh sáng chậm lại qua số vật liệu quang học Giá trị xác định góc mà ánh sáng bị khúc xạ vào rời khỏi chất Chỉ số khúc xạ nằm khoảng từ chân không, đến khoảng 1,8 kính quang học sử dụng phổ biến Chỉ số khúc xạ vật liệu thủy tinh khác chút bước sóng ánh sáng khác nhau, dẫn đến lan truyền khơng đồng cho bước sóng riêng lẻ, gây quang sai màu Nói chung, kính có số khúc xạ cao có độ phân tán cao hơn, dẫn đến quang sai màu lớn Những kính gọi thủy tinh đá lửa, thường ghép với thủy tinh vương miện (thủy tinh có số khúc xạ thấp) để tạo achromat, sử dụng để hiệu chỉnh quang sai màu 2.2.2Sự phân tán: Sự phân tán mô tả thay đổi chiết suất theo bước sóng Tán sắc gây quang sai màu ống kính, hiệu ứng khơng mong muốn làm giảm chất lượng hình ảnh Mặt khác, phân tán cung cấp phân tách màu sắc lăng kính, sử dụng để xây dựng máy quang phổ 2.2.3 Hệ số giãn nở nhiệt Hệ số giãn nở nhiệt xác định lượng thay đổi vật thể so với thay đổi nhiệt độ xung quanh Nó đo lường thay đổi phần thể tích mức độ thay đổi nhiệt độ áp suất không đổi Hệ số cần xem xét để tránh khó khăn việc lắp đặt đóng gói quang học Giá trị cần xem xét hệ thống quang học cần sử dụng trời để đảm bảo hệ thống hoạt động tối ưu 2.2.4 Giá trị truyền dẫn so với bước sóng Truyền dẫn đặc tính mơi trường cho phép ánh sáng truyền qua mơi trường với phần khơng có ánh sáng tới bị hấp thụ trình Các vật liệu thủy tinh khác có phạm vi truyền khác nhau, cho phép ánh sáng qua bước sóng khác Nên sử dụng đường cong truyền để ước tính suy giảm ánh sáng bước sóng khác mơi trường định cho ứng dụng Điều quan trọng phải xem xét giá trị để đảm bảo ánh sáng truyền qua hệ thống bạn dải bước sóng cụ thể Kính quang học tiêu chuẩn cung cấp khả truyền cao tồn quang phổ nhìn thấy mở rộng sang vùng tử ngoại gần hồng ngoại gần 2.2.5 Tính chất học Để đạt hiệu suất tối ưu hệ thống, đặc tính học sau cần xem xét: mật độ, độ cứng độ đàn hồi Khối lượng riêng vật liệu xác định “độ nặng” tương đối vật thể tích khơng đổi, ảnh hưởng đến trọng lượng chung hệ Độ cứng ảnh hưởng chế tạo vật liệu thành hình dạng định, ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm độ bền quang học Độ cứng vật liệu định khả chống xước quang học, cho phép người dùng có ý tưởng sơ việc xử lý quang học vận hành làm Tính đàn hồi vật liệu cho biết khả chịu chênh lệch áp suất cao Phần III NGUỒN GỐC VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VẬT LIỆU THUỶ TINH 3.1 Nguồn gốc phát triển vật liệu thủy tinh Thủy tinh vật liệu phổ biến có nhiều ứng dụng đời sống xã hội xưa người ngày Nhưng biết q trình lịch sử hình thành vật liệu với vẻ đẹp mong manh suốt Thủy tinh loại khoáng chất ốpxiđian, tạo cách tự nhiên vụ nổ núi lửa Thủy tinh làm khoảng 1500 năm trước Công nguyên Ai Cập Mesopotamia Những người thợ tạo hình cho thủy tinh cách đắp thủy tinh lỏng xung quanh lõi cát hay đất sét, sau dỡ bỏ nguyên liệu làm lõi Cuối thủy tinh nguội đƣợc cắt bẻ mài bóng Trong thiên niên kỷ tiếp theo, người thợ thủy tinh học cách cho thêm số thành phần vào thủy tinh để tăng độ bền, làm cho thủy tinh tạo màu sắc đặc biệt Công nghiệp thủy tinh chứng kiến cách mạng khoảng 300 năm trước Công nguyên, người thợ thủy tinh Siri phát minh ống thổi, giúp cho việc tạo vô số sản phẩm khác hình dáng độ dày Đế chế La Mã sản xuất kính cách thổi bóng hay mặt trụ thủy tinh lớn, sau tách làm phẳng Họ bắt đầu chế tạo gương soi cách phủ hỗn hợp bạc lên kính Những người Venecia hồn thiện cơng nghệ sản xuất kính theo phương pháp đúc thủy tinh khơng màu bàn thép, sau đánh bóng kính khơng cịn gợn sóng Người Venecia phát triển phương pháp tráng thủy ngân để làm gương tiếng khắp châu Âu Không lâu sau người thợ thủy tinh Pháp cải tiến công nghệ Italia bàn lớn để làm kính kích cỡ lớn hơn, chế tạo lị ủ để làm nguội kính vài ngày Ngành sản xuất kính hồn tồn thay đổi Alastair Pilkington phát minh cơng nghệ kính đại vào năm 1960, giảm thiểu khác biệt so với kính qua đánh bóng Trong cơng nghệ Pilkington, thủy tinh lỏng theo dòng hẹp chảy liên tục đƣợc rót vào bể nơng chứa kim loại nóng chảy, thơng thường thiếc Thủy tinh lỏng lan bề mặt kim loại nóng chảy tạo băng kính chất lượng cao với độ dày ổn định đƣợc làm bóng nhiệt Cơng nghệ Pilkington cách mạng cơng nghệ kính tồn giới nhiều mặt Nó làm giảm đáng kể giá thành kính tấm, tạo ứng dụng cho sản phẩm kính trang trí nội thất hay xây nên tòa nhà văn phòng cao chọc trời Cơng nghệ kính cho đời nhiều cơng nghệ sản phẩm kính Lần đầu tiên, kính chất lượng cao đƣợc làm với nhiều độ dày khác từ 0,519mm hay lớn Kính làm dày mục đích an toàn, chống ồn mà đảm bảo tiêu chuẩn thẩm mỹ Thêm vào đó, cơng nghệ cịn cho phép nhà sản xuất thay đổi thành phần phối liệu để làm sản phẩm mới, số có kính màu Do khủng hoảng lượng toàn cầu vào đầu năm 1970, nhu cầu kính có suy giảm ảnh hƣởng đến tồn ngành cơng nghệ Vì lý hiệu lượng, kính đƣợc sử dụng cao ốc Công nghiệp xây dựng bên bờ vực tụt hậu nghiêm trọng kinh tế Những xe nhỏ gọn sử dụng kính hơn, để làm cho tình hình xấu hơn, hãng Ford Motor bắt đầu sản xuất kính cho nhu cầu riêng họ, làm giảm nghiêm trọng mức kính bán cho ngành chế tạo ơtơ Thực tế, năm 1970, công ty Nashville Ford nhà sản xuất kính lớn giới Với nhiều cơng nghệ mới, ngành cơng nghiệp kính đáp ứng nhu cầu ngày tăng liên quan đến hiệu lượng đặc tính Ví dụ với việc nghiên cứu lượng ánh sáng, nhà sản xuất tạo lớp phủ giúp cho kính thu nhận ánh sáng mặt trời xạ nhiệt hiệu hơn, hay lớp phủ kiểm soát ánh nắng có khả ngăn cản nhiệt mặt trời vùng khí hậu nóng mà cho ánh sáng truyền qua Năm 1970, kính hàm lượng sắt thấp dùng cho pin mặt trời đời Những kính tăng cường truyền ánh sáng mặt trời giúp cho biến đổi nhiệt thành điện Ngoài ra, nhà sản xuất bắt đầu giới thiệu loại lớp phủ phản quang mức độ cao trung bình, cho phép kiến trúc sư nhà xây dựng đạt đƣợc hiệu đặc biệt độ truyền ánh sáng, phản xạ ánh nắng hay hiệu bóng râm Những sản phẩm kính phản quang cao đƣợc tạo từ trình lắng đọng chân khơng với kính phản quang trung bình phủ phương pháp nhiệt phân tạo cách mạng kiến trúc cuối năm 1970, đầu năm 1980, xây nên tòa nhà quyến rũ với hiệu lượng Những nhà sản xuất cho loại kính dán dễ uốn hơn, an toàn, lần sản xuất cho ôtô năm 1920 trở nên mỏng hơn, nhẹ hơn, dễ tạo hình Kính phản quang thành cơng lớn cơng nghiệp kính thập kỷ gần Thực tế cho thấy sản phẩm kính phản quang tăng 13% từ năm 1990 Một số công nghệ mũi nhọn cuối năm 1980 hệ thống phân cách Một vài nhà sản xuất châu Âu ghép kính với độ dày khác để lọc dải âm khác nhau, số khác thêm để giảm ô nhiễm tiếng ồn Sự phát triển thủy tinh quang học Những cửa hàng bán dụng cụ quang học ngành công nghiệp thủy tinh ban đầu cho thủy tinh tái tạo, khơng biết th ành phần cấu tạo tính chất thủy tinh có liên quan với Trước năm 1880 người ta biết đến thủy tinh cron flint (xấp xỉ có 30 loại) (Thủy tinh cron, bao gồm silicate vơi-soda, có chiết suất thấp số Abbe cao, theo quan điểm số Abbe đánh giá mức độ cao Thủy tinh flint, chiết suất cao số Abbe thấp, đại diện silicat kiềm ch ì Sự phân biệt cron flint số Abbe, thủy tinh flint có νd < 50 nd > 1.6, νd < 55 nd < 1.6 ) Năm 1880, Otto Schott mở rộng biểu đồ thủy tinh việc tạo loại thủy tinh l fluorine (νd cao nd thấp) boron (nd/νd vừa phải) bắt đầu sử dụng BaO (νd vừa phải, nd cao) làm thành phần thủy tinh Từ đồ thủy tinh cịn có thủy tinh nặng (chiết suất lớn) v nhẹ (chiết suất nhỏ) bên cạnh cron flint Năm 1930, bắt đầu sử dụng hợp chất khác nh đất (đặc biệt lantan), Ti, Zn P… để làm hợp chất thủy tinh ◊ mở rộng biểu đồ thủy tinh với nhiều loại thủy tinh có tính chất v thành phần hóa học khác Phần IV THUỶ TINH QUANG HỌC 4.1 Khái quát thuỷ tinh quang học Thủy tinh quang học thuật ngữ truyền thống cho tất loại kính có ảnh hưởng đến truyền sóng điện từ vùng từ 200nm đến 1500nm Thủy tinh quang học đặc trưng giá trị quang học chính: - Chiết suất nd ( 1,4 – 2,0) - Số Abbe vd (1/ độ tán sắc) ( 20 – 90 ) (Số Abbe: V= với nD ; nF; nC chiết suất vật liệu bước sóng D – Fraunhofer: 589,2nm; 486,1nm; 656,3 nm ) Thủy tinh quang học thường sử dụng chủ yếu phận thấu kính, lăng kính ứng dụng tạo hình ảnh, máy chiếu kỹ thuật số, thuyền thông, truyền dẫn quang học v kỹ thuật laze 4.2 Công dụng thủy tinh quang học Thủy tinh có chứa Pb biết đến thời gian dài, sử dụng chủ yếu thủy tinh quang học thành phần khác, PbO đóng vai trị quan trọng làm tăng chiết suất, giảm số Abbe, ảnh hưởng đáng kể đến độ tán sắc, hệ số lưỡng chiết = Ngoài oxit As, Th, Cd thành phần thủy tinh Tuy nhiên chúng độc hại đến môi trường sinh thái sức khỏe người Do năm 1980 người ta cấm hoàn toàn sử dụng ThO2 CdO việc tạo màu cho thủy tinh quang học Cuối thập niên 80, người ta bắt đầu giảm dần việc sử dụng Pb thành phần thủy tinh Năm 1985, As2O3 bị cấm Hiện người ta dùng số chất thay TiO2, Nb2O5, ZrO2, WO3 Việc thay làm thay đổi hầu hết tính chất vật lý quang học thủy tinh Tuy nhiên có ưu điểm độ trơ mặt hóa học tăng lên, độ cứng cao, điểm nóng chảy cao tỷ trọng thấp 4.3 Phân loại thuỷ tinh Thủy tinh quang học xếp thành nhóm theo nhiều tiêu chí khác nhau: Thành phần hóa học, màu sắc, theo cơng dụng, … Ở đây, ta xem xét số cách phân loại thủy tinh chủ yếu Phân loại theo thành phần cấu tạo thủy tinh Tất thủy tinh quang học thơng thường chia thành hai loại tùy thuộc vào thành phần chứa thủy tinh: - Thủy tinh hữu - Thủy tinh vô cơ: Chủ yếu gồm hai nhóm chính: + Nhóm thủy tinh Crown (chứa Na2O, CaO) + Nhóm thủy tinh Flint (có chứa PbO) Từ hai loại chính, thủy tinh quang học chia thành 200 loại khác với tính chất hồn tồn khác Phân loại theo màu sắc thủy tinh (theo độ tán sắc ánh sáng) - Thủy tinh không màu: Loại thủy tinh khơng lọc ánh sáng, thường có dạng suốt - Thủy tinh có màu (kính màu hay kính lọc ánh sáng): Có khả hấp thụ màu ánh sáng tùy theo thành phần cấu tạo cho số màu sắc bị hấp thụ qua tạo nên màu thủy tinh Phân loại theo công dụng - Thủy tinh quang học - Thủy tinh dân dụng - Thủy tinh hóa học chịu nhiệt dùng phịng thí nghiệm - Thủy tinh kĩ thuật - Thủy tinh xây dựng - Thủy tinh phòng ngự Mác thủy tinh Chiết suất nD nF ne Hệ số nở dài Nhiệt Độ Độ Từ Từ độ cứng nhớt 200C- 200C- thiêu mài kết mòn T0C tương 60 C 120 C g/c m3 đối Kron LK5 1,4781 1,48319 1,47590 33 35 675 1,6 2,27 K8 1,5163 1,52195 1,51389 68 76 600 1,0 2,52 K14 1,5147 1,52067 1,51218 62 71 610 1,0 2,53 BK10 1,5688 1,57595 1,56581 65 71 660 0,7 3,12 SK2 1,5724 1,57942 1,56946 64 70 700 0,8 3,20 SK14 1,6130 1,62012 1,61000 63 69 680 0,7 3,51 KF4 1,5181 1,52428 1,51459 64 71 610 0,8 2,57 BF16 1,6709 1,68098 1,66679 78 84 665 0,5 4,02 BF25 1,6076 1,61697 1,60379 66 73 650 0,9 3,47 LF5 1,5749 1,58481 1,57089 66 72 570 0,8 3,23 F2 1,6164 1,62843 1,61159 74 76 540 0,6 3,60 F8 1,6248 1,63737 1,61980 95 101 500 0,7 3,61 SF1 1,7398 1,66119 1,64207 83 87 520 0,5 3,86 SF4 1,6475 1,75817 1,73243 77 82 490 0,6 4,65 CF1 1,5294 1,53661 1,52604 59 63 500 0,9 2,56 nhẹ kron Kron Bari Kron nặng Kron flint Flint bari Flint nhẹ flint Flint nặng Flint đặc biệt Bảng 1: Phân loại – kí hiệu tính chất thuỷ tinh quang học 4.4 Thành phần thủy tinh quang học Hình 2: Hệ thống thành phần thuỷ tinh đại 4.4.1 SiO2-B2O3-M2O Hệ thống hình thành tạo thành mạng SiO2 B2O3 Oxit kiềm M2O bổ sung Sự có mặt B2O3 oxit kiềm cần thiết, tạo thủy tinh oxit SiO có nhiệt độ nóng chảy cao Việc bổ sung tăng tính kim loại cho thủy tinh Thủy tinh quang học B17 thủy tinh ti biểu hệ Đây thủy tinh quang học sử dụng thường xuyên sản xuất đồng loạt 4.4.2 SiO2- B2O3-BaO + SiO2 -BaO- M2O Nếu BaO dùng màng thay cho oxit ki ềm B2O3 tạo hệ thống thủy tinh lớn Ngược lại với mạng oxit kiềm thổ khác, BaO có lợi h ơn hẳn Bên cạnh PbO, khơng có oxit hóa trị khác làm tăng chiết suất mạnh BaO Hơn nữa, BaO không làm giảm số Abbe, không thay đổi đường truyền UV đến bước sóng lớn PbO Thủy tinh có chứa BaO thường có độ cứng tốt Trong vài loại thủy tinh, BaO phần thay ZnO 4.4.3 (SiO2, B2O3)- M2O –MO Để đạt hệ thống thủy tinh này, oxit hóa trị (MO) thay cho B2O3 Chỉ oxit hóa trị ZnO, CaO, PbO sử dụng Để trơ mặt hóa học cao độ kết tinh thể tốt, ZnO đặc biệt quan trọng v ì làm tăng độ bền với nước axit CaO, xấp xỉ 10 wt% Cũng l àm giảm nhiệt độ nóng chảy cách thay thể ZnO cho SiO2 để tăng kính kiềm mà khơng làm tổn hại đến độ bền ZnO hiệu h ơn B2O3 Việc sử dụng CaO cho sản phẩm thủy tinh có tính chất hóa học v độ bền cao Độ bền hóa học thủy tinh tăng hàm lượng CaO tăng 4.4.4 (, B2O3)- –PbO Hệ thống pha trộn hai hệ thống SiO2 –BaO-M2O SiO2 – PbO – M2O Vì thủy tinh đại diện cho trình chuyển đổi từ hệ thủy tinh khác Trong hệ SiO2 –BaO-M2O, … Phần V THUỶ TINH MÀU Màu thủy tinh so tắt dần hay khuếch đại ánh sáng tới vùng ánh sáng nhìn thấy (380nm đến 760 nm) Dạng đường truyền qua theo bước sóng thường mô tả bởi: Độ truyền qua Thông lượng xạ phát xa Thơng lượng xạ tới Hình 3: Sự phụ thuộc màu thuỷ tinh Màu thủy tinh phụ thuộc  thành phần ion có thủy tinh  nồng độ ion  điều kiện oxi hóa khử suốt q trình nóng chảy Hình 4: Màu sắc thành phần ion có thuỷ tinh Phần VI: THUỶ TINH LASER Thủy tinh laser vật liệu trạng thái rắn có khả khuếch đại ánh sáng phát xạ cảm ứng Dạng phổ biến thủy tinh oxit nhiều thành phần kích thích ion phát laser chẳng hạn nh Nd (neodymium) Trong phần này, chủ yếu nói đến thủy tinh đa thành phần đối lập với SiO2 có pha nguyên tử đất Những vật liệu thường dùng khuếch đại sợi quang pha tạp Er Thủy tinh laser ứng dụng hệ laser lớn nghiên cứu nhiệt hạch giam cầm quán tính ứng dụng cho khoa học lượng nhiệt hạch (một phương pháp sản sinh lượng nhiệt hạch cách nén bao nang nhiên liệu đến mật độ cao Một loạt ch ùm tia laser không kết hợp tới cầu điện môi suốt chân không l àm cho co lại áp suất để thu nhiệt hạch hạt nhân.) vật lý vũ khí, ngồi thủy tinh laser sử dụng môi trường công nghiệp phịng thí nghiệm Ví dụ, ứng dụng dẫn đầu lĩnh vực rèn laser (laser shock peening) Laser sốc peening (LSP) quy trình cơng nghiệp cho biến dạng phần bề mặt Khi chiếu chùm tia laser xung bề mặt kim loại, tạo đợt sóng chấn động qua phơi; gây sóng làm biến dạng lớp gần bề mặt Để nâng cao hiệu lực, hai lớp giao diện đ ược thêm vào laser phần cần làm biến dạng Chùm tia gửi vào lớp phủ suốt mỏng (thường nước, thủy tinh thạch anh) sau thơng qua lớp phủ hấp thụ (một mỏng màu đen sơn băng) Các lớp phủ hình thức bốc chuyển thành plasma, tạo sóng có biên độ mạnh, áp lực thời gian ngắn Với thiết lập xác, áp lực l àn sóng vượt q sức mạnh sản lượng động kim loại, gây biến dạng dẻo giống nh rèn bắn thông thường Lớp phủ ngăn cản bề mặt kim loại khỏi bị tan mịn nóng chảy Hình 6: Công nghệ rèn laser Thủy tinh laser thương mại chia làm loại phụ thuộc vào chế vận hành hệ laser dùng - loại thủy tinh laser thiết kế cho công suất đỉnh cao - loại thủy tinh laser cho cơng suất trung bình cao - thủy tinh dùng ống dẫn sóng Một cách khác để phân loại thủy tinh laser phân loại theo loại thủy tinh Loại thủy tinh laser phát thủy tinh làm silic điơxit (thơng thường gọi kính silicat) Ngày nay, thủy tinh đa thành phần thủy tinh laser đa thành phần sử dụng phổ biến loại làm hợp chất có Photpho Những thủy tinh có chất lượng quang học cao có sẵn số tác nhân với vùng tạp chất mức tạp chất rộng, đặc biệt cho hiệu suất vượt trội cản trở hư hại laser vận hành ứng dụng dòng cao PHẦN VI: MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU THUỶ TINH Thấu kính Hình 7: Hình dạng mặt phẳng thấu kính đơn giản Cáp quang Cáp quang loại cáp viễn thông làm thủy tinh nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu Các sợi thủy tinh dài, mỏng thành phần thủy tinh suốt đường kính sợi tóc Chúng xếp bó gọi cáp quang sử dụng để truyền tín hiệu khoảng cách xa Khơng giống cáp đồng truyền tín hiệu điện, cáp quang bị nhiễu, tốc độ cao truyền xa Gồm loại cáp quang: Ribbon: cáp quang dạng ruy-băng, chứa nhiều sợi quang bên Zipcord: hai sợi quang có vỏ ngồi liền (như dây điện) Một số ứng dụng khác Thuỷ tinh bao bì Thuỷ tinh bát đĩa, pha lê Hình 8: Ứng dụng thuỷ tinh đời sống hang ngày Thuỷ tinh làm dụng cụ thí nghiệm, nhiệt kế Thuỷ tinh tấm, gạch thuỷ tinh KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết đạt từ nghiên cứu đề tài: Sau trình tìm hiểu vật liệu thủy tinh quang học ứng dụng cơng nghệ - kĩ thuật đời sống, nhóm em rút nhiều kinh nghiệm quý báu trình nghiên cứu tài liệu khoa học, phân tích bảng biểu số liệu tổng hợp kết nghiên cứu từ phân tích tài liệu có Mặt khác, trình tìm kiếm tư liệu phục vụ cho đề tài cung cấp nhiều kiến thức bổ ích đặc điểm thủy tinh quang học, yếu tố định chất lượng sản phẩm thủy tinh, công đoạn phương pháp chế luyện thủy tinh, đặc biệt nắm chế áp dụng vật liệu tương thích để chế tạo thiết bị quang quang - điện tử kĩ thuật Qua trình tìm hiểu đề tài vật liệu thủy tinh quang học, tổng hợp số vấn đề sở công nghệ vật liệu khảo sát đặc tính quang học vật liệu thủy tinh kĩ thuật chế tạo gia công thủy tinh Về mặt ứng dụng thực tế, đề tài tìm hiểu thơng số, thiết kế nguyên lý hoạt động số dụng cụ thiết bị quang học sử dụng rộng rãi Những hạn chế đề tài: Bên cạnh kết đạt được, điều kiện thời gian thực đề tài hạn hẹp, mặt khác vừa học số môn học trường đại học thời gian thực đề tài nên đề tài đưa sở lý thuyết công nghệ vật liệu thủy tinh quang học Bên cạnh đó, nguyên nhân khách quan điều kiện Việt Nam chưa có nhiều ứng dụng cơng nghệ cao việc chế luyện thủy tinh số lượng nhà máy tinh luyện hạn chế phần quy trình chế biến gia cơng thủy tinh chưa sâu vào loại thủy tinh đặc biệt Hướng phát triển đề tài: Trong trình thực đề tài, số khó khăn đề tài dừng lại việc tổng hợp kết nghiên cứu từ nguồn tư liệu khác Thủy tinh nói chung thủy tinh quang học nói riêng loại vật liệu có tầm quan trọng đặc biệt ứng dụng đại lĩnh vực quang - điện tử đại Hiện nay, nước ta nhà máy dừng lại mức chế tạo sản phẩm thủy tinh thông thường hạn chế công nghệ chủ yếu sử dụng loại thủy tinh công nghiệp từ nước phát triển để nghiên cứu sử dụng thiết bị quang Trong tương lai, có đầy đủ phương tiện thời gian nghiên cứu lâu dài, đề tài hy vọng mở rộng hướng nghiên cứu sâu loại thủy tinh đặc biệt, phương pháp phương tiện sản xuất chúng ứng dụng thủy tinh quang học công nghệ kĩ thuật số đại  ... sáng cảm giác màu mà tia sáng gây nên mắt người Màu sắc vật thể màu sắc ánh sáng xuất phát từ chúng PHẦN 2: KHÁI QUÁT VỀ VẬT LIỆU QUANG HỌC 2.1 Vật liệu quang học gì? Vật liệu quang học vật liệu. .. tác dụng lên vật vật liệu Có nhiều chất hữu ích làm vật liệu quang học Hầu hết phần tử quang học chế tạo từ thủy tinh, vật liệu kết tinh, polyme vật liệu nhựa Trong việc lựa chọn vật liệu, đặc tính... dụng vật liệu tương thích để chế tạo thiết bị quang quang - điện tử kĩ thuật Qua trình tìm hiểu đề tài vật liệu thủy tinh quang học, tổng hợp số vấn đề sở công nghệ vật liệu khảo sát đặc tính quang