2.2. Вимоги до оформлення креслень оптичних деталей

При зображенні оптичної деталі використовують загальні правила машинобудівного та приладобудівного креслення, проте унаслідок специфіки призначення оптичної деталі потрібно вказати деякі доповнення, а також виконання особливих нормативних вимог. Правила виконання креслень і схем оптичних виробів встановлені ГОСТ 2.412-81.

• Оптичні схеми, деталі і вузли слід відображати на кресленні за ходом променя, що йде зліва направо.

• При виконанні креслень та схем оптичних виробів застосовують:

- позначення основних величин фізичної оптики - за ДСТУ 7601-98;

- основних величин геометричної оптики - за ДСТУ 7427-96;

- елементів оптичних деталей, граничних відхилень фізичних величин і неточності виготовлення оптичних деталей, що допускається, шорсткості поверхонь - за ДСТУ 2.309-93;

- спеціальних оптичних покриттів, класів чистоти полірованих поверхонь - за ДСТУ 11141-96;

- на кресленнях поверхні оптичних деталей позначають прописними буквами українського алфавіту, які наносять на полицях ліній-винесень. Поверхні, до яких пред'являють однакові вимоги щодо точності та якості виготовлення, допускається позначати однією і тією ж буквою;

- числове значення радіусів кривизни сферичних поверхонь позначають буквою R; асферичні поверхні визначають рівнянням відтворюючої кривої профілю поверхні обертання; циліндрові поверхні задають значенням її радіусу R, перед яким пишуть "Циліндр";

- у правій верхній частині креслення розміщають таблицю, що складається з трьох частин, в якій подають вимоги до матеріалу, з якого виготовлена оптична деталь, вимоги до виготовлення самої оптичної деталі та її розрахункові дані. Для складальних одиниць таблиця складається лише з вимог до виготовлення та оптичних характеристик;

- на кресленнях складальних одиниць склеювану поверхню виділяють лінією подвійної товщини та вказують стрілкою з буквою К в її розриві;

- у полі креслення та в примітках вказують додаткові конструктивні особливості й технологічні вимоги: креслення штрихів і цифр в збільшеному масштабі з вказівкою розмірів, розміри для довідок позначаються зірочкою, позначення матеріалів покриттів з вказівкою його типу тощо.

Розділ 3. Лабораторний практикум з технології виготовлення оптичних деталей

3.1. Визначення залишкових напружень у склі

Метою роботи є вивчення поляризаційно-оптичного методу знаходження величини напружень у контрольованому зразку і визначення категорії скла за подвійною променезаломлюваністю.

Поляризаційно-оптичний метод застосовують при атестації оптичного безбарвного чи кольорового скла для виміру в зразках або заготовках величини подвійної променезаломлюваності.

Принцип даного методу заснований на використанні властивостей поляризованого світла. Для реалізації методу відповідно до ДСТУ 3519 - 99 використовують звичайний поляриметр, що складається з розташованих послідовно джерела світла, поляризатора, компенсатора, які повертаються навколо оптичної осі аналізатора.

Світло, проходячи від джерела через поляризатор, здобуває лінійну поляризацію, а потім в анізотропному зразку стає еліптично поляризованим. Таке світло звичайно представляють двома компонентами, що називаються звичайним і незвичайним променями. Ці промені, внаслідок розходження в показниках заломлення, поширюються в зразку з різною швидкістю, що призводить до виникнення між ними різниці ходу. Використовуючи компенсаційну пластинку, що створює між променями додаткову різницю ходу, на виході з неї отримують лінійно-поляризоване світло. За допомогою аналізатора, обертаючи його навколо оптичної осі приладу, визначають кут повороту площини поляризації.

Основною причиною різниці ходи є термопружні напруження, що утворяться на заключних етапах виробництва скла. Ці напруження призводять до появи анізотропії матеріалу і зміни стану поляризованого світла, тому даний метод широко використовують для аналізу напруженого стану заготівок скла, різних виробів або моделей конструкцій при рішенні спеціальних задач у теорії пружності. При цьому за обчисленою величиною  визначають значення різниці головних нормальних напружень ₁ - ₂.

Нагадаємо, що головними нормальними напруженнями ₁ і ₂ називають відповідно найбільше і найменше напруження, що діють по взаємно перпендикулярних напрямках елементарної площадки.

Дослідженнями встановлено, що якщо в зразку має місце напружений стан у межах пружності матеріалу (виконується закон Гука), то виникаюча анізотропія, що характеризується різницею ходу , визначається виразом:

 = В l ₁₂ [нм], (3.1)

де В - коефіцієнт оптичної активності, що характеризує чутливість матеріалу до механічних напружень; l - розмір випробуваного зразка в напрямку поширення поляризованого світла.

₁₂ [Па]. (3.2)

Відомо, що залишкові напруження, деформуючи поверхні, впливають на точність формоутворення, змінюють оптичні характеристики і викликають двоїння зображення.

Конструкція приладу ПКС - 125. Полярископ - поляриметр ПКС – 125 (рис.1.1) використовують для інтегральної оцінки різниці ходу , обумовленої наявністю в склі залишкових напружень. Прилад складається з двох блоків: поляризатора - П с джерелом світла 1, теплофільтром 2, матовим склом 3, поляроїдом 4; аналізатору - А, що складається з поляроїду 8, світлофільтра 9, що виділяє область спектра 540 [нм], пластин (компенсатора) 5 чи 6, що створюють різницю ходу, відповідно  і . При введенні пластинки різницю ходу визначають за забарвленням інтерференційної картини, а при введенні пластинки по куту повороту аналізатора, що відповідає повному гасінню світла. Кут вираховують за шкалою лімба.

Порядок виконання роботи:

1. Включити освітлювач на передній панелі приладу (рис.1.1).

2. Обертаючи аналізатор за кільце з накаткою, що міститься на окулярі, одержати максимальне потемніння поля зору (схрещене положення поляризатора й аналізатора, компенсатор у положенні нуль).

3. Помістити на столик приладу випробуваний зразок так, щоб шлях світла в ньому при нормальному падінні на вхідну грань був максимальним.

4. Визначити різницю ходу у випробуваному зразку скла. Для цього в блоці аналізатора установити пластинку і виставити лімб аналізатора в нульове положення. Помістивши на столик приладу випробуваний зразок у поле зору окуляра, спостерігають інтерференційну картину, вид якої залежить від різниці ходу, величини і розподілу напружень, а саме:

- при різниці ходу більш 540 [нм] у поле зору видний ряд кольорових і дві нейтральні (чорна і сіра) смуги;

- при різниці ходу 540-100 [нм] спостерігається забарвленість поля зору і дві темні смуги;

- при різниці ходу менш 100 [нм] у середині і по краях зразка видно сіре тло, розділене двома темними смугами.

Величину  визначають у такий спосіб: при > [нм] у поле зору уводять світлофільтр, що виділяє область спектра з довжиною хвилі 540 [нм], і встановлюють порядок інтерференції, тобто підраховують число N темних смуг між нейтральною смугою і серединою зразка. Повертаючи аналізатор, домагаються максимального потемніння в середині зразка. Знявши відлік величини кута повороту  аналізатора, розраховують різниця ходу  на всю довжину і l - на одиницю довжини шляху (що відповідає подвійній променезаломлюваності):

[нм/см]. (3.3)

При  [нм] (N=0) різницю ходу можна вимірювати як у монохроматичному, так і в білому світлі. В останньому випадку для визначення , повертаючи аналізатор, сполучають смуги в середині зразка. Іноді для підвищення точності відліку кута повороту в поле зору вводять зелений світлофільтр. За шкалою лімба визначають величину кута .

5. За величиною знайденої різниці ходу на одиницю довжини l (з урахуванням коефіцієнта оптичної активності скла даної марки) визначити категорію скла за подвійною променезаломлюваністю відповідно до ГОСТ 3514-76 (табл.3.1).

Таблиця 3.1

Катего-рія	Подвійна променезаломлюваність у нм на 1 см (l) макс. у склі з оптичним коефіцієнтом напруги 10^-12[Па]^-1
	В до 2,0	В від 2,0 до 2,8	В понад 2,8
1	до 1,5	до 2	до 3
2	4	6	8
3	7	10	13
4	10	15	20
5	25	50	65

6. За знайденою різницею ходу  визначити величину напружень ₁₂ у зразках скла.

7. Результати вимірів і обчислень занести в таблицю 3.2.