Помощники из стекла
Основной материал, из которого делают всевозможные приборы, улучшающие зрение человека, — стекло. Как известно, много людей во всем мире пользуются очками. Кто впервые изобрел очки, неизвестно. История донесла до нас рассказ о большом шлифованном изумруде — монокле, через который близорукий Нерон смотрел на бои римских гладиаторов. Трудно сказать, намного ли лучше видел Нерон через зеленый, не слишком прозрачный изумруд, но очевидно, что более четкая картина, наблюдавшаяся через шлифованный драгоценный камень объяснялась не магическими свойствами этого камня, а законами оптики. Однако даже если бы древние римляне и поняли, как надо было делать стекла для очков, осуществить им этого не удалось бы. Стекло, которое они варили, было мутным, малопрозрачным, с множеством пузырьков.
Первые очки появились в XII веке в Италии.
Стоили они очень дорого. Собственно, это были еще не очки в том виде, к которому мы привыкли, а «стекла для смотрения». Первые очки были несовершенны, и все же они явились надежным помощником человеческому глазу.
Следующим важным изобретением была подзорная труба.
Существует версия, что это открытие сделали в 1590 году дети голландского ремесленника Захарин Янсена, забавлявшиеся в отсутствие отца стеклами для очков. Они взяли два стекла для очков, вставили их в медную трубку, и все предметы, рассматриваемые через такую трубку, стали как бы увеличиваться в размерах.
Этот примитивный прибор увеличивал предметы лишь в несколько раз, но важно было само открытие принципа комбинации нескольких оптических стекол. Дальнейшие успехи уже по созданию микроскопа связаны с именами Левенгука — привратника городской ратуши в Амстердаме — и английского оптика-шлифовальщика Доллонда.
А вот другой оптический прибор — телескоп — используется пока только лишь астрономами. Его история начинается с подзорной трубы, сделанной в 1609 году Галилеем.
Современный оптический телескоп — большое, сложное сооружение, состоящее из множества различных частей и механизмов. Длина трубы большого телескопа достигает 20 метров. Нужны сложнейшие механизмы, чтобы направлять трубу на любой участок неба и чтобы она автоматически следовала за движением перемещающейся планеты или звезды.
Но не только современный телескоп является потомком подзорной трубы Галилея; сюда можно отнести бинокль, стереоскопические трубы, оптические пирометры, фото- и кинокамеры, скоростные фоторегистры и много других приборов различного на- значения. И для всех них вне зависимости от их конструкции и назначения необходимо одно и то же — оптическое стекло, которое обладает особыми качествами.
Оптическое стекло совершенно однородно химически и не имеет никаких физических дефектов, а простое стекло неоднородно и химически и физически. Физическая неоднородность стекла может быть обнаружена на глаз.
Если внимательно посмотреть против света на кусок обычного стекла, то видны мельчайшие пузырьки. Стеклоделы называют их «мошкой».
Французскому часовщику Гинану первому удалось сварить стекло почти без дефектов — однородное по химическому составу и без мельчайших пузырьков. Долгое время Гинан был единственным человеком в мире, знавшим, секрет варки стекла для оптических приборов. За свое стекло он мог назначать любую цену — конкурентов не было. Перед смертью Гинан завещал секрет варки своим сыновьям, которые хранили его столь же тщательно, как и их отец.
Гинан был изобретателем. Его сыновья — капиталистами, держащими в руках секрет производства. За сто лет монопольного владения династией Гинанов секреты варки стекла почти не изменились — наследников Гинана интересовала только прибыль.
В конце XIX века два немецких ученых — физик Эрнст Аббе и химик Отто Шотт провели тщательную научную работу по изучению процессов варки и свойств стекла самых различных составов. Работа эта дала блестящие результаты. В 1881 году в Иене был построен завод оптического стекла, прославившийся своими оптическими изделиями на весь мир. Но секрет варки по прежнему оставался неразгаданным.
Узнать его было очень сложно, так как технология варки состоит из очень большого числа операций. В России варка оптического стекла началась во время империалистической войны. За огромные деньги — 600 тысяч рублей золотом — у английского стеклозаводчика Ченса был куплен рецепт варки стекла. Главным в этом рецепте был способ перемешивания стекла во время варки. Рецепт был весьма капризный. Так, например, в нем указывалось, что в пасмурную погоду сварить хорошее оптическое стекло не удастся. Перед тем как начать перемешивать стекло, необходимо было произвести много подготовительных операций.
Только через девяносто часов после начала варки можно было приступать к перемешиванию стекла. В 1926 году группой советских инженеров и ученых (Д. С. Рождественский, И. В. Гребенщиков, Н. Н. Качалов) был разработан способ скоростной варки оптического стекла. По этому методу энергичное перемешивание стекла начиналось сразу же после расплавления стекломассы. Самый придирчивый осмотр не смог обнаружить в этом стекле каких-либо дефектов. Энергичное перемешивание в ходе всего процесса варки уничтожала неоднородность состава, выгоняло из стекломассы газовые пузырьки. Так был побежден главный враг оптического стекла — «мошка».
