Блог компании RUVDS.com. Периодически возникает необходимость работы с линзами. Однако существующих линз может быть недостаточно для удовлетворения предъявляемых требований, или же, покупка готовых линз может быть сопряжена с определёнными трудностями, среди которых как время доставки, так и их стоимость. В любом случае — для ряда конструкций может быть полезно изготовление самодельных линз, о необычных путях достижения чего мы и поговорим в этой статье.

Любая современная оптика — это достаточно сложное и трудоёмкое изделие, представляющие собой сочетание хороших кристаллических материалов, а также трудоёмких и затратных по времени методов их обработки (конечно, если мы говорим о дорогой долговечной оптике, а не об относительно дешёвой, изготовленной методом литья под давлением и прочим подобным). Кроме того, поверхности хорошей оптики покрываются специальными просветляющими покрытиями, которые снижают отражение на границе между оптикой и воздухом, что позволяет увеличить контрастность изображения и снизить потери светового потока, проходящего сквозь оптику.

Однако сейчас мы не будем говорить о таких сложных материях, и попробуем простым путём, мало того, довольно нестандартным (потому что обычный путь слишком трудоёмкий).

Водяная линза

Как ни странно, одним из самых простых способов является использование вполне широко распространённого ресурса: воды. Причём этот способ был описан ещё Жюлем Верном, когда для разведения костра (для фокусировки солнечного света), были использованы два стекла, вынутые из наручных часов, слепленные друг с другом по периметру глиной, между которыми и была налита вода. Подобный способ позволяет получить довольно эффективную двояковыпуклую линзу.

В настоящее же время, с изобретением линзы Френеля, которая представляет собой плоскую конструкцию с концентрическими ступенчатыми бороздками на ней (на картинке выше: 1 — Линза Френеля, 2 — Обычная линза), этот способ получил оригинальное продолжение: когда для фокусировки солнечного света используется прозрачная трубка из магазина садовых материалов, налитая водой и свёрнутая в улитку. Несмотря на довольно грубую конструкцию, подобный аппарат вполне себе работает:

Литая линза

Но это, если говорить о самых простых способах. Если же мы захотим сделать нечто гораздо более серьёзное, то тут уже понадобятся более сложные технологии, как литьё из оптически прозрачных пластиков, например, из акриловой смолы.

Однако литьё само по себе предполагает некоторые сложности, самой большой из которых является изготовление литейной формы. Поэтому этот способ видится скорее как средство тиражирования линз, когда берётся оригинальная линза и заливается силиконом, после застывания которого она извлекается и пустотелая форма используется для заливания смолы.

Подобный способ как раз и показан в следующем видео:

При этом автор уделяет достаточно большое внимание борьбе с пузырьками, так как в подобных вязких средах образование пузырей и избавления от них является достаточно большой проблемой.

Тем не менее автор нашёл этой проблеме достаточно интересное решение, которое заключается в том, что будущая линза, пока ещё в виде налитой в форму смолы, — помещается в камеру, в которой искусственно поддерживается повышенное давление атмосферы, где в течение всего периода отверждения смолы и находится линза.

Повышенное давление атмосферы передаётся через смолу всем содержащимся в ней пузырькам, сдавливая их и уменьшая их размер практически до несуществующего (возможно, даже частично растворяя их в смоле, однако этот момент под вопросом. Требуется глубже вникнуть в тему, чтобы выяснить).

После застывания смолы и извлечения изделия в условия обычной пониженной атмосферы (относительно тех условий, при которых деталь выдерживалась), сжатые пузырьки навсегда остаются в подобном сжатом состоянии, так как смола уже застыла.

Понятно, что далеко не у каждого дома имеется какой-то подобный сосуд для работы под давлением, и поэтому такому способу есть более простая альтернатива: ультразвук. Использование ультразвука называется ультразвуковым дегазированием и позволяет уменьшить количество пузырьков.

Распространяясь внутри жидкой среды, волны ультразвука образуют зоны высокого и низкого давления. Зоны низкого давления способствуют тому, что в них появляются и увеличиваются в объёме пузырьки с низким давлением внутри, со временем всплывающие наверх.

Как показывают эксперименты, даже пятисекундная обработка ультразвуком вязких сред позволяет в разы уменьшить количество воздушных пузырьков, например, находящихся в масле или смоле.

Для увеличения эффективности ультразвукового дегазирования советуют:

• использовать изменяющуюся амплитуду ультразвука, которая меняется от низкой до средней;
• применять волноводы с большой площадью поверхности;
• не перемешивать рабочую жидкость в процессе;
• нагреть жидкость;
• использовать ёмкость для жидкости с небольшой глубиной;
• желательно дополнительно сделать так, чтобы атмосферное давление над поверхностью жидкости было пониженным.

3D-печатная линза

Странно было бы в наше время обойти вниманием настолько перспективный способ создания объёмных объектов, как 3D печать, и некоторые люди делают достаточно любопытные попытки в этом направлении.