پروژه و تحقیق شیشه،آیینه،عدسی

بسم الله الرحمن الرحیم

عنوان:

شیشه،آیینه،عدسی

مقدمه:
شیشه گری
شیشه گری هنر شکل دادن به شیشه است. هنرمند در این هنر، ابتدا ماده شیشه را حرارت می دهد تا نرم و نیمه مایع شود.سپس بوسیله دستها یا ابزار مخصوص یا دمیدن اشکال زیبایی را با آن پدید می آورد.
از ابزار و مواد مورد استفاده در هنر شیشه گری می توان به ماده اصلی ساخت شیشه، سنگ سیلیس { که به منظور صرفه جویی از مخلوط خرده شیشه نیز استفاده می شود } اشاره کرد همچنین برای رنگی کردن بار شیشه نیز از اکسیدهای فلزی نظیر اکسید کبالت، مس، آهن، منگنز، گوگرد و… استفاده کرد. هنر شیشه گری مانند انواع روش های ساخت (فوتی و قالبی) و تزئینات مکمل (نقاشی و تراش) است. نقاشی روی شیشه با ابزار لازم بر روی شی اجرا می شود و بسته به نوع نقش و رنگ های به کار رفته یک یا چند مرحله پخت در کوره با حرارت مناسب صورت می گیرد. رنگ های مورد استفاده به صورت پودر و قابل ترکیب با حلال خاص و رنگ های محلول از اکسید فلزات تهیه شده است.
تراش روی شیشه بوسیله سنگ های مخصوص و ابزار فرز انجام می شود که در مورد اول خطوط ایجاد شده عمیق تر بوده و روی ظروف کاربرد بیشتری دارد. این سنگ با قابلیتهای تراش و مات کردن در تزئین کاربرد دارد.

مواد و مصالح شیشه گری
۱. عناصر پایه: سیلیس یا اکسید سلیسیم ماده اصلی تمام تولیدات شیشه است که به صورت شن، سنگ چخماق یا سنگ چینی وجود دارد. اکسید بوریک به عنوان عنصر اصلی در ساخت شیشه استفاده می شود.
۲. عناصر ذوب کننده: این عناصر مانند سود به صورت کربنات سدیم، سولفات سدیم، استات سدیم نقطه ذوب سیلیس را پایین آورده، به ضمیر شیشه حالت قلیایی می دهند.
۳. عناصر تثبیت کننده: برای مخلوط شدن بهتر مواد اصلی و ذوب کننده و همچنین جلوگیری از حل شدن شیشه در مواد مختلف از این مواد استفاده می کنند. کربنات کلسیم از رایج ترین مواد تثبیت کننده است.
۴. عناصر سفید کننده : برای خنثی کردن یک رنگ در خمیر شیشه از رنگ دیگر استفاده می کنند؛ مثلاً برای خنثی کردن قرمز از سبز استفاده می کنند.
وسایلی که در کارگاه شیشه گری سنتی به کار می رود:
۱. بوری (میله دم) : لوله توخالی و فولادی به طول ۱۲۰ تا ۱۵۰ سانتی متر و قطر ۵/۱ تا ۲ سانتی متر است که برای برداشتن شیشه مذاب از داخل کوره به کار می رود.
۲. سنگ کار : از جنس سنگ یا فلز بری گرم کردن مواد روی میله دم استفاده می شود.
۳. قاشق چوبی : به صورت ملاته گیر که همیشه خیس است و نقش قالب را دارد.
۴. دستگاه آب : حوضچه فلزی مکعب مستطیل که دارای آب است.
روش های ساخت شیشه
روش فوتی
برداشت ماده مذاب در کوره به وسیله بوری یا میله دم که قبلاً گرم شده، ثابت کردن ماده مذاب روی نوک میله، مرمری کردن یا ورز دادن و چرخاندن آن روی میز کار و گرد کردن آن، دوباره گرم کردن خمیر شیشه روی سر میله، دمیدن در میله و ایجاد حباب کوچک در وسط خمیر سر میله، سرد کردن خمیر تا جایی که سرخی خود را از دست دهد، برداشت مجدد خمیر از کوره و ثابت کردن آن روی میله دم، قاشقی کردن خمیر سر میله یا یکنواخت کردن آن، کارهایی است که باید انجام شود تا استاد کار ساخت شیشه را آغاز نماید. از این مرحله به بعد استاد کار میله دم را گرفته، به چرخش درمی آورد تا شکل اولیه ظرف را بسازد. سپس آن را به دستِ پا قالبی ساز می دهد تا شیاری در محل اتصال شیشه و میله فلزی واگیره ایجاد کند. سپس از آن واگیره گیر میله واگیره را به ته ظرف می چسباند و استاد کار میله دم را از محل شیار ظرف جدا می کند. بعد از این مرحله، کار شکل دادن و ساخت و پرداخت دهانه و لگوی ظرف شروع می شود. در مرحله بعد دسته و تزئینات را روی آن قرار می دهد. در پایان ظرف را با میله واگیره به پشت بر می دهد تا به گرمخانه ببرد سپس کوره را خاموش می کنند تا اشیاء هم زمان با سرد شدن هوای داخل کوره خنک شوند.
روش فوتی قالبی
در این روش، ابتدا مقداری از مواد مذاب را با میله دم از کوره برداشته، پس از آماده کردن و یک بار دمیدن در آن مقداری مواد به آن اضافه نموده گرم می کنند. سپس آن را در قالب قرار داده در میله دم می دمند تا خمیر شیشه شکل قالب را به خود بگیرد. سپس از میله دم جدا نموده، لبه کار را صاف می کنند و آن را به گرمخانه می برند، مانند انواع بطری، آبلیمو، گلاب و غیره.
روش پرسی
ساخت در قالبهای پرس بادی نیز بیشتر برای انواع بطری به کار می رود، به این صورت که مقدار مناسب مواد مذاب با میله دم از کوره بر می دارند و آن را بسیار سریع از میله دم جدا کرده در قالب پرس قرار می دهند و با بستن قالب و فشار هوای وارد شده در قالب، خمیر شکل مورد نظر را می گیرد. سپس قالب را باز کرده، به سرعت شیء ساخته شده را خارج نموده، در گرمخانه قرار می دهند.
روش تولید شیشه رنگی
برای رنگی کردن شیشه، در خمیر آن از اکسیدهای فلزی به ترتیب زیر استفاده می کنند:
۱. اکسید آهن : رنگ سبز روشن و تیره به دست می آید. همچنین با افزودن اکسید کبالت به آن، آبی خیلی کمرنگ به وجود می آید.
۲. اکسید کرم : رنگ سبز، زرد یا آبی سبز خواهد داد.
۳.اکسید مس : معمولاً رنگ سبز یا آبی سبز خواهد داد. در بعضی حالات نیز رنگ قرمز ایجاد می کند.
روش آب گز کردن
شیء شیشه ای ساخته شده را بعد از انبری کردن، در مقابل حرارت کوره قرار می دهند تا کاملاً گداخته شود. سپس آن را وارد آب کرده، به سرعت خارج می کنند. به این ترتیب ترکهای ریزی در بدنه پدید می آید سپس آن را در کوره حرارت می دهند تا ترکها به هم جوش بخورد. بعد از آن به تمام کردن ساخت ظرف ادامه می دهند.
پیشینه شیشه گری در ایران

شیشه گری در ارگ کریم خان.
هنر شیشه گری یکی از قدیمی ترین صنایعی است که بشر به آن اشتغال داشته است. کاوش های باستان شناسی مارلیک هنسلودشوش رواج شیشه گری در ایران باستان (عهد هخامنشی) را به اثبات می رساند.
قدیمی ترین نمونه ها از شیشه های دست ساز در خاورمیانه پیدا شده است. باستان شناسان معتقدند که سومریها در هزاره سوم قبل از میلاد با شیشه، آشنایی داشته اند. گیرشمن بطریهای شیشه ای زیادی از حفاریهای معبد چغازنبیل به دست آورده است. از زمان هخامنشیان، شواهد اندکی برای استفاده کلی از شیشه در دست است. آثار شیشه ای کهن نشان می دهد که تا قبل از سده اول پیش از میلاد، از شیشه فقط یه حالت توده ای استفاده می کرده اند. با کشف اشیای شیشه ای زمان پارتها و ساسانیان می توان گفت صنعت شیشه سازی در ایران رواج کامل داشته و از دو روش ساخت "دمیدن در قالب" و "دمیدن آزاد" استفاده می شده است. از دوره سلجوقیان تا دوره مغول ظرفهای شیشه ای بسیار زیبا با تزئینات مختلف به صورت مینایی، تراشیده یا با نقوش افزوده از کوره شیشه گران شهرهای مختلف ایران بیرون می آمد.
با ظهور اسلام اکثر شیشه و بلورسازان ایرانی به دمشق و حلب در سوریه کوچ کردند. در این مقطع از تاریخ شیشه گری علاوه بر تغییر کلی فرم شیشه، نقاشی و خطاطی بر روی شیشه با رنگ های کوره ای و لعاب های رنگی متداول شد و نوعی شیشه که اصطلاحاً مینایی نامیده می شود پا به عرصهٔ وجود گذاشت. دورهٔ سلجوقی (قرن ۵ و ۶هـ) نخستین دورهٔ شکوفایی شیشه گری در ایران محسوب می شود.
بعدها با روی کار آمدن سلسلهٔ صفوی و توجه خاص به این رشته، کارگاه های شیشه گری در اصفهان و شیراز ساخته شد و هنرمندان، تحت تعلیم تعدادی از بلورسازان و نیزی {ایتالیایی} قرار گرفتند.

در روزگاران باستان بین النهرین در توسعه لعاب سفالسازی سر آمد دیگر کشورها بوده است با در نظر گرفتن اینکه ترکیبات لعاب و شیشه یکی است عجیب نیست که صنعت شیشه سازی در بابل، سومر و آشور پیشرفت کرده است. باستانشناسان ثابت کرده اند که شیشه واقعی در هزاره سوم پیش از مسیح در سومر وجود داشته است. این شیشه با شیشه ای که مصریها از گداز دُر کوهی و قلیا بدست می آوردند فرق داشته است و شیشه ای که در بین النهرین وجود داشته پس از هزار سال به مصر وارد شده است. وجود لوحه های پزشکی بابلی و به ویژه لوحه های فنی و دارویی آشوری درباره صنعت شیشه سازی در سال 625 پیش از مسیح دلیل محکمی است بر اینکه صنعت شیشه سازی پیشرفته ای در همسایگی ایران وجود داشته است. از خوزستان، یعنی ناحیه عیلام، مدارکی از شیشه سازی در دست است که نشان می دهد این صنعت در سده سیزدهم پیش از مسیح در آنجا وجود داشته است. گیریشمن بطریهای شیشه ای زیادی را از حفاری معبد چغازنبیل بدست آورده است و همچنین تعداد زیادی لوله های شیشه ای که قطر خارجی آنها 25/1 سانتیمتر و قطر سوراخ داخلی آنها 6/0 سانتیمتر و درازای آنها 75 سانتیمتر بوده مکشوف شده. این شیشه ها از حلقه های شیشه ای مات سیاه و سفید ساخته شده و به نظر می رسد که در شبکه پنجره از آنها استفاده می شده است. با این همه از زمان هخامنشیان شواهد کمی دال بر استفاده کلی از شیشه در دست است. در میان گنجینه های تخت جمشید فقط چند ظرف شیشه ای هست که با شیوه دمش در قالب تهیه شده و بعضی از آنها دارای آرایه های شفافی است که با چرخ رنگ شده است. اما یکی از سفرای در بارگاه هخامنشی در آن زمان می نویسد که ایرانیان شراب را در پیاله های شیشه ای می نوشیده اند.

در زمان سلوکیان، صنعت شیشه سازی را فینیقی ها در کرانه دریای مدیترانه در شهر صیدا بنیان کردند. فینیقی ها این صنعت را از بابلیها آموختند. این با افسانه تلموذی که می گوید یهودیان در زمان اسارت دوم خود شیشه سازی را آموختند تطبیق می کند. شیشه فینیقی ها و یهودیان پیش از آغاز امپراتوری روم بسیار با ارزش بود. با کشف اشیا زیاد شیشه ای در زمان پارتها و ساسانیان می توان چنین پنداشت که صنعت شیشه سازی در همان زمان در ایران شایع بوده است.
چنین به نظر میرسد که شیشه سازان، مانند دیگر پیشه وران سبک شیشه سازی خود را تا دوره اولیه اسلام حفظ کردند. اشیاء شیشه ای زیادی در ساوه وری پیدا شده است. ظرف های شیشه ای معمولی که ظاهرا با دمیدن درست می شده و روشن و بی نقش و نگار بوده است. شیشه های با ارزش تر را نخست دمیده و به شکل قالب ساده در آورده و سپس با نی های بلند و راست قالب می گرفته اند و اغلب در حالی که شیشه مذاب و نرم روی نی بود شیشه ساز آن را به سرعت چرخانده و بدین ترتیب خطوط مارپیچ بر روی آن درست می کرد.

از همان اوایل دوره اسلامی شیوه آشوری تزیین در ایران مشاهده می شود. این شیوه عبارت است از تزیین اشیا با نخ، حلقه، یا گلوله های شیشه ای به رنگهای مختلف. پس از استیلای مغول، پیشه و صنعت شیشه در ایران رو به افول گذاشت. بین سال 1664و 1681 میلادی که شاردن به ایران مسافرت کرد چندان تحت تاثیر مهارت شیشه سازان و استادان ایرانی قرار نگرفته است. وی پس از تعریف و تحسین از سایر هنرها و پیشه ها در مورد شیشه چنین می نویسد: "شیشه صنعتی است که ایرانیان از آن اطلاعی ندارند. در سراسر ایران کارگاههای شیشه سازی هست ولی بیشتر شیشه ها پر از لکه است و رنگشان خاکستری است. شیشه سازی شیراز از همه زیباتر است و شیشه سازی اصفهان از همه بدتر، زیرا خورده شیشه ها را دوباره آب می کنند، در صورتی که شیشه گر شیرازی شیشه نو می سازد." با اینکه شاه عباس بزرگ کوشش کرد که صنعت شیشه سازی را به وسیله هنرمندان ونیزی بار دیگر احیا کند، ولی شیشه گران در سده های بعد فقط شیشه معمولی مورد نیاز خود را تهییه می کردند.
تاریخچه صنعت شیشه
شیشه بر خلاف جامدات دیگر فاقد ساختار درونی منظم و یکنواخت است . تفاوت اصلی بین حالت جامد و مایع در هر ماده مشخصی، مثلاً یخ و آب و یا آهن مذاب و آهن جامد، وجود ساختار متقارن و منظم در حالت جامد آن است که اصطلاحاً بلور یا کریستال نامیده می شود. با بالا رفتن درجه حرارت تا حد دمای ذوب، نظم درونی ماده به هم ریخته و جسم از نظر ساختار درونی بی شکل ونامنظم می شود.
شیشه تنها جامد بی شکل است و از همین روست که می توان آن را در حقیقت جامدی مجازی دانست .این خصوصیت غیر عادی در ساختار درونی شیشه ، تعیین کننده بسیاری از ویژگیها و خواص این ماده پرمصرف است . به علت فقدان نظم تکرار شونده در ساختمان درونی شیشه، یک صفحه شیشه ای می تواند به عنوان یک ملکول بزرگ مورد توجه قرار گیرد و از همین روست که نور را از خود عبور می دهد و شفاف به نظر می رسد. شیشه در عین حال نور را منکسر نیز می کند. به عنوان مثال، شعاع نوری که بر یک بلوک شیشه ای می تابد، ضمن برخورد به آن ، بلافاصله تغییر زاویه می دهد ولی همواره به موازات مسیر اصلی از بلوک شیشه ای خارج می شود و از همین خاصیت شیشه است که در ساختن عدسی های مختلف استفاده می شود.خاصیت تجزیه نور در شیشه همواره مورد بهره برداری شیشه گران باستان بوده است، بد ون آنکه شیشه گر دقیقاً به چگونگی عمل آن آگاهی داشته باشد . اسحاق نیوتن اولین فردی بود که تشخیص داد یک منشور شیشه ای، نور سفید را به رنگ های دیگر تفکیک می کند، دقیقاً صفتی که در شیشه تراش خورده به صورت رنگین کمان دیده می شود. معمولاً از شیشه به عنوان ماده ای شکننده یاد می شود، اما قدرت آن در بعضی موارد فوق العاده و باور نکردنی است . یک رشته شیشه تازه شکل گرفته می تواند وزنی بالاتر از ٧٠٠٠٠ کیلوگرم در سانتیمتر مکعب را تحمل کند . این وزن دو برابر وزنی است که فولاد حتی در تئوری می تواند متحمل شود . با این همه ، وزنی که شیشه معمولی تحمل می کند و مورد قبول است ، یک صدم وزنی است که در تئوری برای آن قائل شده اند و این به دلیل نقایص موجود در شیشه معمولی، مانند حباب های هوا و ناخالصی های دیگر است که باعث می شود شیشه تحت فشار زیاد ترک بر دارد. چون شیشه دارای ساختمان مایع و یک ملکولی است، اگر ترکی در سطح آن ظاهر شود بدون برخورد به هرگونه مانع تا آخر پیش می رود. شیشه در مقابل انبساط ضعیف و بالعکس درمقابل انقباض قوی است . به همین دلیل تغییرات ناگهانی حرارت می تواند موجب بروز تغییرات خطرناکی شود،چرا که سطح خارجی شیشه زودتر از داخل آن سرد یا گرم می شود. سرمای ناگهانی که سطح شیشه را متراکم می کند، کم خطرتر از گرمای ناگهانی است که سطح آن را منبسط میکند.

پیدایش صنعت شیشه گری
اینکه شیشه در چه زمان کشف شد و مورد استفاده انسان قرار گرفت ، سئوالی است که از قرنها پیش ذهن جستجوگر دانشمندان را به خود مشغول کرده و هنوز پاسخ دقیقی به آن داده نشده است . تاکنون نظریه ها ی گوناگون و حتی افسانه های عجیب و غریبی در مورد پیدایش و تاریخچه شیشه بیان شده، اما واقعیت مسئله همچنان در پرده ابهام باقی مانده است. مثلا پلینی در قرن اول میلادی تئوری خود را چنین مطرح می کند: شیشه تصادفاً توسط یک عده بازرگان فینیقی که شبی را در کنار رود بلاس اطراق کرده بودند ، کشف شد و آن بدین طریق بوده است که ایشان جهت تهیه غذای خویش چند قطعه سنگ سودا را بر ساحل شنی قرار داده و با بر افروختن آتش در میان آن، ظرف غذای خود را بر بالای سنگ مستقر می سازند و در صبح روز بعد متوجه می شوند که آتش افروخته شده به وسیله ایشان باعث ذوب و اختلاط سودا و شن گشته و موجب پیدایش شیشه شده است. مطمئناً شیشه گران سوری از شن سواحل بلاس جهت ساختن شیشه استفاده می کرده اند، لکن داستان پلینی نمی تواند صحیح باشد، چرا که حرارت تولید شده از یک اجاق کوچک قادر به ذوب کردن شن و سودا نیست و آزمایشات نشان داده است که اولین فرآورده های شیشه ای مکشوفه از حفریات باستانشناسی با حرارتی بالغ بر ١٠٦٠ درجه سانتیگراد ساخته شده اند. علاوه بر این یکی از دلایل دیگری که خود به خود و به تنهایی کافی است تا نظریه وی رد و علمی نبودن آن ثابت شود ، کشف شواهد عینی وجود شیشه و حتی استفاده و کاربرد آن در ٢٠٠٠ سال پیش از زمان پلینی است .

پیشینه صنعت شیشه در ایران و جهان
استفاده از شیشه به عنوان لعاب همواره مورد استفاده سفالگران باستان بوده است و دستور تهیه آن جهت این صنعت بر روی گل نبشته ای مکشوفه در نزدیکی دجله مربوط به قرن هفدهم پیش از میلاد آورده شده است، که شاید اولین اطلاعات را در مورد صنعت شیشه گری به دست می دهد. قدیمی ترین قطعات شیشه ای که به وسیله باستانشناسان کشف شده است همگی متعلق به آسیای باختری بوده که تاریخ آنها به نیمه هزاره دوم پیش از میلاد باز می گردد. اگر چه هنوز به درستی معلوم نیست که اولین بار کی، کجا و چگونه شیشه به وسیله انسان کشف شد و مورد استفاده قرار گرفت، اما امروزه این امر تائید شده است که انسان بیش از ٤٠٠٠ سال است از شیشه استفاده می کند و به احتمال قوی اولین محل کشف شیشه نیز آسیای باختری بوده است.
تاریخ شیشه سازی در جهان
قدیمی ترین اشیاء شیشه ای مربوط به مصر و حدود ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح بوده است، ولی هنوز بدرستی مشخص نشده که چگونه آنرا تهیه می کردند. تا پیش از کشف هیجان انگیز یک چشم شیشه ای آبی رنگ متعلق به قرن شانزدهم پیش از میلاد در جریان کاوش های باستان شناسی در کشور مصر، این موضوع که صنعت شیشه گری با این ظرافت و پیچیدگی، از دامنه ای چنین گسترده در تاریخ تمدن بشری برخوردار باشد در باور کمتر دیرینه شناسی می گنجید. حتی در همان زمان که یافته های موجود تاریخی ، بر ۴۵ قرن قدمت شیشه گری و ۲۵ قرن پیشینه تولید ابزار و ظروف شیشه ای در مصر گواهی می داد، هیچیک از آنها تا این حد کاوشگران و دیرینه شناسان را به وجد نیاورده بود.
از قرن پانزدهم پیش از میلاد، تولید ظروف شیشه ای در مصر به اوج زیبایی خود رسید و این صنعت بسرعت در یونان، ایتالیا و حتی نواحی غربی تر گسترش یافت . و مصر مرکز شیشه سازی جهان به شمار می رفت. در ا وایل قرن اول پیش از میلاد با استفاده از روش دمیدن که به صنعتگران سوری نسبت داده شده است، صنعت شیشه گری وارد مرحله نوینی از تاریخ خود شد . هفتاد سال پس از میلاد مسیح، صنعت شیشه سازی که از خاورمیانه به اسپانیا رفته بود، در آنجا رونق گرفته و به اروپای شمالی و مرکزی راه یافت و یکصد سال پس از میلاد مسیح، شیشه سازی کلن شهرت بسزایی یافت و از سیصد و پنجاه سال پس از میلاد مسیح شیشه سازی در اروپای مرکزی رواج می گیرد. با سقوط امپراتوری روم، شیشه سازی در دیگر نقاط جهان شکل های متفاوتی یافت و با ظهور اسلام، مصر و اسکندریه بار دیگر کانون شیشه گری جهان شد . این صنعت به حلب و دمشق نیز راه یافت و در سال ۷۵۰ میلادی در بین النهرین به ویژه در دوره سلسله عباسی، کنده کاری روی شیشه رواج پیدا کرد.در سال ۱۳۰۰ میلادی اولین شیشه عینک ساخته شد و پس از آن نخستین آیینه از شیشه تولید گردید. در قرون ۱۳ و ۱۴ میلادی با بکارگیری انواع گوناگون اکسیدهای فلزی، تولید شیشه های رنگین در اروپا آغاز شد.
نخستین اشیا و ظروف شیشه ای ساخته شده توسط ایرانیان را نیز به اقوام ایلامی نسبت می دهند . گفته شده است که ایلامی ها ۳۵ قرن پیش، از شیشه برای انتقال نور از روزنه ها سود جسته اند. کشف یک گردن بند شیشه ای با مهره های آبی رنگ متعلق به ۲۲۵۰ سال پیش از میلاد در ناحیه شمال غربی ایران دلیل دیگری بر پیشینه شیشه گری در این منطقه از جهان باستان است.
شیشه سازی در ایران باستان
به نظر نمی آید که ایران در هیچ زمان سرزمینی مساعد برای اختراع یا ایجاد صناعت شیشه گری بوده باشد. این کشور به خاطر موقعیت خود در بین النهرین که از دیرباز مرکزیتی کلیدی در تاریخ شیشه سازی داشته و نیز با سلطه سیاسی خود، توانست هم شیشه گران و هم شیشه های طراز اول را به گرد خودآورد. گرچه کمبود استعداد زاد بومی ایرانیان در صناعت شیشه گری گرم با مذاب شیشه امری آشکار بوده، لیکن آنان در فنون حکاکی و تراشکاری شیشه سرد همه وقت مهارت خود را نشان داده اند.
اما آگاهی ما بر کلیه تحولات صناعت شیشه گری ایران از آن جهت ناقص و نامعتبر است که در سراسرخاک این کشور هویت هیچ مرکز شیشه سازی به یاری روشهای باستان شناختی مکشوف نشده است. از این رو چه بسیار مطالب و نکات که باید بر اساس ماهیت خود اشیاء شیشه ای مکشوف در خاک ایران و مقایسه آنها با یافته های دیگر نواحی مجاور که دارای تاریخی معتبرتر در مقام تولید کننده شیشه بوده اند، حدس زده شود.مدارک شیشه گری دوره های اسلامی در سیراف، بندری قدیمی در نیمه پایین تر خلیج فارس، از روی کاوشگری های به عمل آمده توسط دکتر دیوید هوایت هاوس در میانه دهه ١٩٦٠ استنباط شده است. شماری اشیاء شیشه ای در گورهای بدوی لرستان ، به شکل مهر ه ها ی سبز کمرنگ و دستبندهایی با نگاره های کارشده بر رویشان در رنگهای متضاد ، یافت شده اند، لیکن به شیوه ای کاملا شبیه با تزیینات نخستین ظروف شیشه ای بین النهرین یا شمال سوریه ، متعلق به هزاره دوم قبل از میلاد . به این ترتیب دیگر شکی باقی نمانده که طی این دوران ، بین النهرین و کمی بعدتر مصر مرکز اصلی تولید ظروف شیشه ای در خاور نزدیک بوده است، در صورتیکه هیچ مدرکی که دلالت بر تولید شیشه در خطه ایران آن زمان کند، یافت نشده است.
در هنر شیشه سازی همواره مهره و دست بند مناسبترین اقلام داد و ستد تجاری به شمار می آمده است . در سده هشتم قبل از میلاد، هنگامی که قدرت آشوریان در خاور نزدیک سلطه ور شده و قلمرو مادها را مسخر کرده بود، در کارگاه های بین النهرین ساختن نوع تاز ه ای از شیشه متداول گردید . این نوع شیشه، سبزرنگ و نیمه شفاف و گاه تقریباً بیرنگ بود ، که محتملاً نخست به روش ریخته گری یا به روش فشردن شیشه مذاب در قالب شکل می گرفت و بعداً با چرخ تراش برجسته کاری و پرداخت می شد . نمونه ای از آن ، روغن دانی از شیشه سبزرنگ در موزه بریتانیا است، که دو دسته قائم در دو جانب دارد و بر سطح بدنه اش قاب کتیبه ای با نام سارگن تعبیه گردیده است. در روزگاران باستان ، بین النهرین در توسعه لعاب سفال سازی سرآمد دیگر کشورها بوده است . با توجه به اینکه ترکیبات لعاب و شیشه یکی است ، عجیب نیست که صنعت شیشه سازی در بابل ، سومر و آشور پیشرفت کرده است . باستان شناسان ثابت کرده اند که شیشه واقعی در هزاره سوم پیش از میلاد مسیح در سومر وجود داشته است و پس از هزار سال به مصر وارد شده ولی مصری ها تا ١٥٠٠ پیش از میلاد شیشه نمی ساخته اند . وجود لوح های پزشکی بابلی و به ویژ ه لوح های فنی و دارویی آشوری درباره صنعت شیشه سازی در سال۶۲۵ پیش از میلاد مسیح دلیل محکمی است بر اینکه صنعت شیشه سازی پیشرفته ای در همسایگی ایران وجود داشته است. از خوزستان یعنی ناحیه ایلام مدارکی از شیشه سازی در دست است که نشان می دهد این صنعت در سده سیزدهم پیش از میلاد مسیح در آنجا وجود داشته است . گیرشمن بطری های شیشه ای زیادی را از حفاری معبد چغازنبیل به دست آورده است و همچنین تعداد زیادی لوله های شیشه ای که قطر خارجی آنها ٢٥ سانتیمتر و درازای آنها ٧٥ سانتیمتر بوده کشف شده است . این شیشه ها از حلقه های شیشه ای مات سیاه و سفید ساخته شده و به نظر می رسد که در شبکه پنجره از آنها استفاده می شده است. با این همه از زمان هخامنشیان شواهد کمی دال بر استفاده کلی از شیشه در دست است ، به گونه ای که در میان گنجینه های غنی تخت جمشید فقط چند ظرف شیشه ای هست که با شیوه دمیدن تهیه شده است .

بعضی از آنها دارای آرایه های شفافی است که با چرخ مته درست شده و رنگ نشده است . اما یکی از سفیران آتن در بارگاه هخامنشی در آن زمان می نویسد که ایرانیان شراب را از پیاله ها ی شیشه ای می نوشیدند . با اینکه پلینی اختراع صنعت شیشه سازی را به فنیقی ها نسبت می دهد ولی امروز عقیده بر آنست که آنها این صنعت را از بابلیها آموختند . این با افسانه تلموذی که می گوید یهودیان در زمان اسارت دوم خود شیشه سازی را آموختند، تطبیق میکند. شیشه فنیقی ها و یهودیان پیش از آغاز امپراطوری روم بسیار باارزش بود. با کشف اشیاء شیشه ای متعلق به زمان پارتها و ساسانیان ، می توان چنین پنداشت که صنعت شیشه سازی تقریباً در همان زمان در ایران شایع بوده است . مهارت شیشه سازان ساسانی بسیار قابل توجه است، اینان به ویژه در هنر تزیین شیشه با چرخ شیشه بری کاملاً استاد بودند . یکی از زیباترین نمونه ها، جام خسرو اول است که امروز در کتابخانه ملی پاریس نگاهداری می شود. ظروف شیشه ای دوره ساسانیان دارای طرح هایی از مناظر و تصاویر خیالی و رنگ های بسیار زیاد می باشد. منطقه گیلان و مازندران کنونی، دو مرکز مهم شیشه سازی در این دوران به شمار می آمده است. قدیمی ترین شیشه های بدست آمده در ایران به اواخر هزاره دوم قبل از میلاد، یعنی ٤ هزار سال پیش بازمی گردد. ظروف منسوب به عهد هخامنشیان که علاوه بر فلات ایران از مناطق مختلف خاورمیانه به دست آمده است، دارای تزئیناتی شبیه به قرصک های برجسته، گلبرگ های کنده کاری شده و خیاره ها است. با فرارسیدن دوره پارتی در میانه سده دوم قبل از میلاد تغییرات ز یادی در صنعت شیشه گری پدید آمد و در حدود سال های ٤٠ قبل از میلاد، پیدایش شیشه گری به روش دمشی تحولات فراوان و ریشه ای در این صنعت بوجود آورد . با استقرار اسلام در ایران، شیوه های شیشه گر ی تغییر چندانی نکرده و شیشه با همان روش سایش دادن با چرخ تراش که ساسانیان به کار می بردند، تزیین می شد.
پیشینه شیشه سازی صنعتی
در سال ۱۷۵۰ میلادی، لاوازیه ، تحقیقات اگریکول را دنبال می کند و در سال ۱۸۰۰ میلادی هوکر در مورد شیشه های اپتیکی مطالعاتی را به انجام می رساند که در سال ۱۸۸۰ میلادی تولید آن آغاز می شود . در سال ۱۹۰۵ میلادی نیز دستگاه ساخت بطری به صورت اتوماتیک اختراع شد. در سال ۱۹۱۴ ، دستگاه اتوماتیک تولید شیشه تخت توسط فورکلت اختراع و در سال ۱۹۲۵ دستگاه اتوماتیک تولید لوله شیشه ای توسط دامر اختراع گردید. در سال ۱۹۳۵ تولید شیشه جام بوسیله کلبورن تکمیل شد و بالاخره در سال ۱۹۵۷ دستگاه اتوماتیک تولید شیشه به روش شناور توسط برادران پیلکینگتون به ثبت رسید.
شیشه سازی صنعتی در ایران
تولید صنعتی شیشه در ایران که بیشترین کاربرد آن در بخش ساختمان بوده است، نزدیک به ۷۵ سال قدمت دارد. نخستین واحد تولید شیشه در ایران( شرکت شیشه ایران) ، در سال ۱۳۱۸ با ظرفیتی در حدود ۶۰ تن در روز با استفاده از سه خط تولید آغاز به کار کرد . در جریان جنگ دوم جهانی تولید این واحد متوقف و در سال ۱۳۳۲ بار دیگر بازسازی و راه اندازی شد.
انسان حتی پیش از اینکه خود شیشه بسازد، شیشه های طبیعی نظیر فولگوریت و کوارتز را کشف نموده و از آنها در موارد گوناگون استفاده کرده است. کسی از نخستین شیشه گر چیزی نمی داند. تاریخ ساختن نخستین شیشه نیز معلوم نیست.

فینیقی های شیشه گر
بنابر یک داستان قدیمی ، فینیقی ها برحسب تصادف ، نخستین شیشه را ساخته اند. داستان ، روایت بر مسافران یک کشتی دارد که در سوریه لنگر انداخته بودند. آنها برای درست کردن اجاق ، چون سنگی نیافته بودند، از قطعه هایی از بار کشتی که پودر رختشویی بود، استفاده کرده بودند. هنگام پختن غذا ناگهان مشاهده کرده اند که در اثر حرارت اجاق ، قطعه های سود با شنهای دور خود ترکیب شده و به شیشه تبدیل شده اند. البته ما دلیلی بر درستی یا نادرستی این داستان نداریم.

سیر تحولی و رشد
در تاریخ می خوانیم که به احتمال ، ده هزار سال پیش از میلاد مسیح در کشور مصر یا سوریه ، یک نوع شیشه ابتدایی ساخته شده است. ولی مدارکی دال بر صحت این موضوع در دست نیست، ولی یقین داریم که در 300 سال پیش از میلاد ، در مصر کارگاههای کوچک شیشه گری وجود داشته است و شیشه را از ماسه و سود می ساختند. می توان گفت در آن تاریخ ، وسایل شیشه ای جزو اشیاء تجملی مورد استفاده درباریان و توانگران قرار گرفته است.

اکنون در موزه بریتانیا ، قدیمی ترین ظرف شیشه ای را می توان دید که 70 سال پیش از میلاد در رم ساخته و پرداخته شده است. بعدها در سده های 11 و 12 میلادی ، مسلمانان در تکمیل هنر شیشه گری کوشیده اند.

در سده سیزدهم میلادی ، اروپائیان ، شیشه رنگی را ساختند و از آن ، جهت تزئین کلیساها استفاده کردند. اما در آن زمان ، یک وسیله شیشه ای ، حاصل مدتها تلاش و کوشش یک هنرمند بود و این کار دستی قیمت سرسام آوری داشت. تنها از اوایل سده نوزدهم است که ماشین شیشه سازی به روش فشردن ماده مذاب آن اختراع شد و وسایل گوناگون و ارزان قیمت شیشه ای متداول گردید.

کاربردهای امروزی شیشه
امروزه ، شیشه همه جا در خدمت انسان است. این ماده ، نه تنها ظرفهای خوراکی ما را تشکیل می دهند، بلکه از اتومبیل و هواپیما گرفته تا سفینه هایی که راه کره های دیگر را در پیش می گیرند، بطور قطع شیشه دارند. بویژه این که همین شیشه بود که به صورت عدسی در آمد و چشم انسان کنجکاو را به سوی آسمانها باز کرد و به صورت وسیله ای برای دیدن نادیدنی ها در آمد. امروزه نیز در آزمایشهای علمی بیشمار ، وسایل شیشه ای ، مورد نیاز پژوهشگران جهان است. برای ساخت شیشه ، مراحلی وجود دارد که باید طی شود تا مواد اولیه شیشه به محصولی با کیفیت و قابل قبول تبدیل شود. اما در طی ساخت شیشه ، ظرافت هایی وجود دارد که باید آنها را در یک کارخانه تولید شیشه مشاهده کرد و نمی توان به صورت تئوری آن را بیان کرد.
مراحل ساخت شیشه
ذوب
کوره های شیشه سازی را می توان به کوره های بوته ای یا کوره های مخزنی تقسیم بندی کرد. کوره های بوته ای با ظرفیت تقریبی 2 تن یا کمتر برای تولیدشیشه های ویژه به مقدار کم یا هنگامی که حفاظت از پیمانه مذاب در برابر محصولات احتراق الزامی است، بسیار مفیدند. بوته ها از جنس خاک رس یا پلاتینهستند. در کوره مخزنی ، مواد پیمانه از یک سر مخزن بزرگی که از جنس بلوکهای نسوز است، وارد می شوند. این کوره ها با گاز یا برق گرم می شوند.

بسته به توانایی آجر نسوز کوره برای تحمل انبساط ، دمای کوره ای که به تازگی شروع به تولید کرده است، روزانه تنها به اندازه معینی افزایش می یابد. پس از گرم شدن کوره بازیابی گرما ، در تمام اوقات دمایی که دست کم معادل با 1200 درجه سانتی گراد است، همچنان حفظ می شود. بخش زیادی از گرما به جهت تابش در کوره تلف می شود و در واقع مقدار بسیار کمتری از گرما برای ذوب شیشه به مصرف می رسد.

شکل دهی
شیشه را می توان با قالب گیری ماشینی یا دستی شکل داد. عامل مهمی که باید در قالب گیری ماشینی شیشه مدنظر داشت، این است که طراحی ماشین باید چنان باشد که کالای موردنظر ، ظرف چند ثانیه کاملا شکل گیرد. در طی این زمان نسبتا کوتاه ، شیشه از حالت یک مایع گرانرو به جامدی شفاف تبدیل می شود. در نتیجه به سهولت می توان دریافت که حل مشکلات طراحی همچون جریان گرما ، پایداری فلزات و لقی یاتاقانها بسیار پیچیده است و موفقیت چنین ماشینهایی به مهندس شیشه کمک شایانی می کند. شیشه پنجره ، شیشه جام ، شیشه شناور ، شیشه نشکن و مشجر ، شیشه دمشی و … ، با ماشین شکل داده می شوند.

تابکاری
به منظور کاهش کرنش در تمام کالاهای شیشه ای ، اعم از آنکه به روشهای ماشینی یا دستی قالب گیری شده اند، لازم است که تحت عملیات تابکاری قرار گیرند. بطور خلاصه ، عملیات تابکاری دو بخش دارد:

* اول ، نگه داشتن توده ای از شیشه در دمایی بالاتر از یک دمای بحرانی معین تا زمانی که میزان کرنش درونی ، ضمن ایجاد یک سیلان پلاستیکی ، کمتر از یک مقدار حداکثر از پیش تعیین شده گردد.
* دوم ، خنک کردن تدریجی این توده تا دمای اتاق به نحوی که مقدار کرنش همچنان کمتر از آن میزان حداکثر باقی بماند.

تابدان یا آون تابکاری چیزی بیش از یک محفظه گرم و به دقت طراحی شده نیست که در آن سرعت خنک کردن چنان کنترل می شود که شرایط گفته شده رعایت شود. ایجاد یک رابطه کمی میان تنش و شکست مضاعف ناشی از تنش ، متخصصان شیشه را قادر به طراحی شیشه ای کرده است که می تواند شرایط خاصی از تنش های مکانیکی و گرمایی را تحمل کند.

با استفاده از این اطلاعات ، مهندسان ، مبنایی برای تولید تجهیزات پیوسته تابکاری یافته اند. این تجهیزات ، مجهز به وسایل خودکار تنظیم دما و گردش کنترل شده هستند که امکان انجام بهتر تابکاری با هزینه سوخت پایین تر و ضایعات کمتر محصول را فراهم می آورند.
سخن آخر
تمام انواع شیشه های تابکاری شده باید تحت عملیات تکمیلی خاصی قرار گیرند. این عملیات در عین آنکه نسبتا ساده اند، از اهمیت بسیاری نیز برخوردارند و مشتمل بر موارد زیرند:

تمیزکاری ، سنگ زنی ، پرداخت ، برش ، ماس زنی ، لعاب کاری ، درجه بندی و شابلن زنی. هرچند که لازم نیست تمام این عملیات روی همه کالاهای شیشه ای صورت گیرد، اما تقریبا همواره یک یا چند تای آنها مورد نیاز خواهد بود.
از نظر فیزیکی ، می توان شیشه را مایعی صلب ، فوق العاده سرد و بدون نقطه ذوب مشخص تعریف کرد که گرانروی زیاد ، مانع تبلور آن می شود.

می توان شیشه را از نظر شمیایی ، یکی شدن اکسیدهای غیرفرار معدنی حاصل از تجزیه و گداختگی ترکیبات قلیایی و قلیایی خاکی ، ماسه و سایر اجزای شیشه دانست که منتهی به ایجاد محصولی با ساختار کتره ای اتم ها می شود.

مانند بسیاری از مواد دیگر ، در مورد اختراع شیشه نیز تردید بسیاری وجود دارد. یکی از قدیمی ترین استفاده های موجود در این ماده ، از "پلینی" نقل شده که در طی آن ، گفته می شود که بازرگانان فنیقی ، ضمن پختن غذا در ظرفی که برحسب اتفاق روی توده ای از لزونا در ساحل دریا قرار گرفته بود، به وجود این ماده پی بردند. یکی شدن ماسه و قلیا نظر آنان را به خود جلب کرد و سبب انجام تلاشهای بعدی در راه تقلید این عمل شد.

مصری ها در هزاره ششم پیش از میلاد ، جواهرات بدلی شیشه ای می ساختند. در سال 290 میلادی ، شیشه پنجره ساخته شد. در طی قرون وسطی ،ونیز به مرکز انحصاری صنعت شیشه بدل شده بود. در سال 1688 شیشه جام در فرانسه به شکل فراورده نو عرضه گردید. در سال 1608 میلادی ، در ایالات متحده ، در "جیمزتاون" در ویرجینیا ، صنعت شیشه پایه گذاری شد. در سال 1914، فرایند فورکالت در بلژیک برای کشش مداوم ورق شیشه بوجود آمد.
مصارف و جنبه های اقتصادی
مصارف و کاربردهای شیشه بسیار متعدد است. در مجموع شیشه سازی در ایالات متحده ، سالانه یک صنعت 7 میلیارد دلاری را تشکیل می دهد و در آن میان ، شیشه خودرو ، سالانه نیمی از مقدار تولید شیشه تخت را به خود اختصاص می دهد. در معماری ، گرایش بیشتری به استفاده از شیشه در ساختمانهای تجاری و بویژه مصرف شیشه های رنگی ، پدید آمده است.
ترکیب شیشه
شیشه ، محصولی کاملا "شیشه ای شده" یا دست کم فراورده ای است که مقدار مواد معلق غیرشیشه ای موجود در آن نسبتا کم است. با وجود هزاران فرمول جدید شیشه که طی 30 سال گذشته بوجود آمده، درخور توجه است که هنوز مانند 2000 سال پیش ، 90 درصد تمام شیشه های جهان از آهک ،سیلیس و کربنات سدیم تشکیل یافته اند. اما نباید چنین استنتاج کرد که در طی این مدت ، هیچ تحول مهمی در ترکیب شیشه صورت نگرفته است. بلکه در واقع تغییرات جزئی در اجزای اصلی ترکیب و تغییرات مهم در اجزای فرعی ترکیب ، پدید آمده است.

اجزای اصلی عبارتند از: ماسه ، آهک و کربنات سدیم. هر ماده خام دیگر ، جزء فرعی تلقی می شود، هرچند که بر اثر استفاده از آن ، نتایج مهمی بدست آید. مهمترین عامل در ساخت شیشه ، گرانروی اکسیدهای مذاب و ارتباط میان این گرانروی و ترکیب شیشه است.

تقسیم بندی شیشه های تجارتی
سیلیس گداخته
سیلیس گداخته یا سیلیس شیشه ای به روش تفکافت تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا یا بوسیله گدازش کوارتز یا ماسه خالص ساخته می شود و گاه آن را به اشتباه ، شیشه کوارتزی می خوانند. این ماده ، انبساط کم و نقطه نرمی بالایی دارد که به مقاومت گرمایی زیاد آن کمک می کند و امکان استفاده از آن را در گستره دمایی بالاتر از دیگر شیشه ها فراهم می آورد. این شیشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبی از خود عبور می دهد.
سیلیکاتهای قلیایی
سیلیکاتهای قلیایی تنها شیشه های دو جزئی هستند که از اهمیت تجارتی برخوردارند. ماسه و کربنات سدیم را بسادگی با هم ذوب می کنند و محصولات بدست آمده با گستره ترکیب Na2O.SiO2 تا Na2O.4SiO2 را سیلیکاتهای سدیم می خوانند. سیلیکات محلول کربنات سدیم که به نام شیشه آبی (انحلال پذیر در آب) نیز خوانده می شود، بطور گسترده ای در ساخت جعبه هایی با کاغذ موجدار و به عنوان چسب کاغذ بکار می رود.
مصرف دیگر آن در ایجاد حالت ضد آتش است. انواع قلیایی تر آن به عنوان شوینده های لباسشویی و مواد کمکی صابونها بکار می رود.

شیشه آهک سوددار
این نوع شیشه %95 کل شیشه تولید شده را تشکیل می دهد و از آن ، برای ساخت تمام انواع بطری ها ، شیشه تخت ، پنجره خودروها و سایر پنجره ها ، لیوان و ظروف غذاخوری استفاده می شود. در کیفیت فیزیکی تمام انواع شیشه های تخت ، نظیر همواری و نداشتن موج و پیچ ، بهبود کلی حاصل شده، اما ترکیب شیمیایی تغییر زیادی نکرده است. اصولا ترکیب شیمیایی در گستره زیر قرار می گیرد:

SiO2 از %70 تا %74 ، CaO از %8 تا %13 ،Na2O از %13 تا %18.

فراورده هایی که این نسبتها را دارند، در دماهای نسبتا پایین تری ذوب می شوند. در تولید شیشه بطری ، بخش عمده پیشرفت از نوع مکانیکی است. در هر حال ، تجارت نوشابه ها ، سبب ایجاد گرایشی در بین شیشه سازان برای تولید ظروف شیشه ای با آلومین و آهک زیاد و قلیائیت کم شده است. این نوع شیشه با دشواری بیشتری ذوب می شود، اما در برابر مواد شیمیایی مقاومتر است.

رنگ شیشه بطری ها بدلیل انتخاب بهتر و تخلیص مواد خام و استفاده از سلنیم به عنوان زنگ زدا بسیار بهتر از قبل است.
شیشه سربی
با جانشین شدن اکسید سرب به جای اکسید کلسیم در شیشه مذاب ، شیشه سربی بدست می آید. این شیشه ها بدلیل برخورداری از ضریب شکست بالا و پراکندگی نور زیاد ، در کارهای نوری از اهمیت بسزایی برخوردارند. تاکنون میزان سرب موجود در شیشه را به %92 نیز رسانده اند.

درخشندگی یک بلور تراش داده شده خوب بدلیل مقدار زیاد سرب در ترکیب آن است. مقدار زیادی از این شیشه برای ساخت حباب لامپهای برق ، لامپهای نئون و رادیوترونها بدلیل مقاومت الکتریکی بالای آنها مورد استفاده قرار می گیرد. این شیشه برای ایجاد حفاظ در برابر پرتوهای اتمی نیز مفید است.

شیشه بوروسیلیکاتی
شیشه بوروسیلیکاتی ، معمولا حاوی حدود 10 تا 20 درصد B2O2 ، حدود 80 تا 85 درصد سیلیس و کمتر از 10 درصد Na2O است. این نوع شیشه دارای ضریب انبساط کم ، مقاومت فوق العاده زیاد در برابر ضربه ، پایداری عالی در برابر مواد شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالاست.

ظروف آزمایشگاهی ساخته شده از این شیشه ، تحت نام تجارتی پیرکس فروخته می شود. با این حال ، در سالهای اخیر نام پیرکس برای اجناس شیشه ای بسیاری که ترکیب شیمیایی دیگری دارند (مانند شیشه آلومین _ سیلیکات در ظروف شیشه ای مناسب برای پخت و پز) نیز بکار می رود. مصارف دیگر شیشه های بوروسیلیکاتی علاوه بر ظروف آزمایشگاهی عبارت است از واشرها و عایقهای فشار قوی ، خطوط لوله و عدسی تلسکوپها.
شیشه های ویژه
شیشه های رنگی و پوشش دار ، کدر ، شفاف ، ایمنی ، شیشه اپتیکی ، شیشه فوتوکرومیکی و سرامیکهای شیشه ای ، همه شیشه های ویژه هستند. ترکیب تمامی این شیشه ها بر طبق مشخصات محصول نهایی موردنظر تغییر می کند.
الیاف شیشه ای
الیاف شیشه ای از ترکیبات ویژه ای که در برابر شرایط جوی مقاوم هستند، ساخته می شوند. سطح بسیار زیاد این الیاف سبب می شود تا آنها نسبت به همه رطوبت موجود در هوا آسیب پذیر باشند. مقدار سیلیس (حدود %55) و قلیایی موجود در این شیشه پایین است. شیشه را می توان با قالب گیری ماشینی یا دستی شکل داد. در قالب گیری ماشینی ، شیشه ظرف چند ثانیه شکل می گیرد و از حالت یک مایع وسیکوز به جامد شفاف بدل می شود. در محبث زیر ، متداول ترین انواع شیشه هایی که با ماشین شکل داده می شوند، مانند شیشه پنجره و … توضیح داده می شوند.

شیشه پنجره
سال های متمادی شیشه پنجره با فرایند بسیار دشوار دستی ساخته می شد که طی آن تکه ای از شیشه مذاب را در انتهای یک لوله دمش قرار می دادند و پس از دمیدن آن شیشه بصورت استوانه در می آمد سپس دو سر استوانه را می بریدند و استوانه تو خالی را باز می کردند و در یک کوره ، حرارت داده ، سپس آن را مسطح می کردند. اکنون فرایندهای پیوسته یا انواع اصلاح شده آنها کاملا جای این فرایند دستی طاقت فرسا را گرفته است. این فرایندها عبارتند از :
فرایند فورکالت
در این فرایند ، محفظه کشش با شیشه خروجی از مخزن پر می شود و شیشه پس از خروج از کوره با ماشین کشش از میان دیبتوز بصورت عمودی کشیده می شود. دیبتوز ، قایقی نسوز است که در مرکز آن شکافی وجود دارد و هنگامی که این قایق بطور نسبی در شیشه مذاب فرو می رود، شیشه بطور پیوسته بطرف بالا جریان می یابد. در همان زمانی که دیبتوز پایین برده می شود، یک قلاب فلزی پایین می آید و از طریق شکاف وارد شیشه مذاب شده ، همزمان با جریان یافتن شیشه شروع به کشیدن آن می کند.

شیشه به شکل نوار و با همان سرعتی که از شکاف بالا می آید، بطور پیوسته کشیده ، سطح آن بوسیله مارپیچ های مجاور که آب در آنها جریان دارد، خنک می شود. این نوار ، ضمن حرکت عمودی بوسیله چندین غلتک حمایت می شود و سپس از درون تابدان بطول 7.55 متر عبور می کند. شیشه پس از خروج از تابدان به ورقه هایی با اندازه دلخواه بریده ، به مرحله درجه بندی و برش فرستاده می شود.
فرایند شناور
صنایع PPG از نوعی فرایند اصلاح شده فورکالت استفاده می کنند که Pennvernon glass را تولید می کند. ورقهای شیشه به پهنای 3 متر و ضخامت حداکثر 0.55 سانتی متر ، ضمن تغییر سرعت کشش (از 96 سانتی متر در دقیقه برای شیشه هایی به ضخامت 2.2 تا 2.55 سانتیمتر در دقیقه برای شیشه هایی به ضخامت 0.55 سانتیمتر ) تولید می شوند. در این فرایند ، یک میله کشش غوطه ور برای هدایت ورق ، جانشین دیبتوز می شود.
شیشه جام
بین سالهای 1922 تا 1924 ، شرکت نورد موتور و صنایع PPG بطور جداگانه به یک فرایند پیوسته خودکار برای تولید نوار پیوسته ای از شیشه که چندان هم به دقت غلتک نمی خورد، دست یافتند. در این فرایند ، شیشه در کوره های بزرگ پیوسته ای که 1000 تن شیشه یا بیشتر را در خود جای می دهند، ذوب می شود. مواد خام از یک سر کوره وارد و شیشه مذاب ضمن عبور از ناحیه تصفیه بصورت یک جریان پیوسته از سر مخالف کوره در دمای 1595 درجه سانتی گراد خارج می شود. شیشه مذاب پس از خروج از خروجی عریض نسوز از میان دو غلتک شکل دهنده که با آن خنک می شود، عبور می کند و به حالت یک نوار پلاستیکی کشیده می شود.
اثر کششی سرعت های متفاوت و انقباض شیشه ضمن خنک شدن آن ، سبب می شود تا نوار ، هنگام ورود به تابدان مسطح شده باشد. نوار پس از تابکاری ، بصورت صفحه بریده شده و سنگ خورده پرداخت می شود. سپس پیش از آنکه به ماشینهای برش برسد و به شکل جام های قابل فروش در آید، بازرسی می شود. عملیات سنگ خوردن و پرداخت شدن ، حدود 0.8 میلیمتر از شیشه را از روی سطح جدا می کند.
شیشه نشکن و مشجر
در تولید شیشه مشجر ، شیشه مذاب از روی لبه کوره جریان می یابد و از بین غلتکهای فلزی نقش دار که طرح مربوط روی آن حک یا ماشین شده است، عبور می کند. این غلتکها در یک مرحله به شیشه شکل داده ، آن را منقوش می کنند. چنین شیشه ای نور را تا حدودی از خود عبور می دهد و تا اندازه ای مانع دید می شود، لذا از آن در اتاقها و حمامها استفاده می شود. بمنظور تامین نیاز به شیشه های ایمنی ویژه ، می توان در طی شکل دهی اولیه چنین شیشه ای آنرا با سیم تقویت کرد. کاربرد اینگونه شیشه ها در پنجره های خروج اضطراری هنگام وقوع آتش سوزی است.

لامپ تصویر تلویزیون
اکنون لامپهای تصویر تلویزیون حتی به عرض 68 سانتی متر نیز ساخته می شوند و شامل سه بخش اصلی هستند: صفحه جلویی فسفرسان که تصویر روی آن تشکیل می شود و قسمت پوش و تفنگ الکترونی. فسفر به روش ترسیمی یا گرد پاشی روی صفحه جلویی قسمت پوش زده می شود. تولید پوش تا پیش از اختراع مرکز گریزی ، کار دشواری بود، اما در این روش از یک قالب چرخان برای تولید جداره ای با ضخامت بسیار یکنواخت استفاده می شود.

قسمتهای شیشه ای با استفاده از شعله گاز یا گاز و برق ، بخوبی بهم متصل و درزگیری می شوند. در لامپ تصویر تلویزیون های رنگی ، فسفر به سطح داخلی صفحه زده می شود. بمنظور هدایت بهتر پرتو الکترونی ، یک پوشش سوراخ دار در پشت صفحه نصب می شود. در اینجا نمی توان از دمای زیادی که به هنگام درزگیری لازم است، استفاده کرد، چرا که ممکن است پوشش فسفر صدمه ببیند.

لوله های شیشه ای
سینهای شیشه ای برجها و حبابگرها ، منشورها و اغلب شیشه های نوری دیگر ، اکثر ظروف آشپزخانه ، عایقها ، شیشه های رنگی خاص ، شیشه هایی که در سبکهای معماری بکار گرفته می شوند و اقلام مشابه دیگر بوسیله دست قالب گیری می شوند. این فرایند اصولا عبارت است از کشیدن مقداری شیشه از بوته یا مخزن مربوطه و حمل آن به قالب.

در اینجا مقدار مورد نیاز شیشه ، بدقت با قیچی بریده و کوبه پرس قالب بوسیله دست یا فشار هیدرولیکی به محل خود خورانده می شود. در روشهای خاصی از شکل دادن شیشه از فرایندهای خودکار استفاده می شود که به معنای تلفیق روشهای قالب گیری ماشینی و دستی است. بالنهای حجم سنجی و بخشهای پیرکسی استوانه ای در برجها با این روش ساخته می شوند. در سالهای اخیر ، انواعی از شیشه های بوروسیلیکات که برای کارهای عمومی و ساخت لوازم آزمایشگاهی مناسب هستند، تولید شده است. اکنون این شیشه ها در سطح وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند و اکثر مردم آنها را با نام عمومی پیرکس می شناسند.
ترکیب شیشه های بور و سیلیکات
این شیشه ها معمولا از 10 الی 20% و 80 الی 87% سیلیکاتها و کمتر از 10% از و مقدار جزئی از ترکیبات پایدار کننده و … اضافه می شوند، تشکیل شده است.
خواص شیشه های بوروسیلیکات
این شیشه ها دارای ضریب انبساطی پایین و مقاومت حرارتی زیاد می باشند. در نتیجه خطر شکستن آنها در هنگام گرم کردن یا سرد کردن ناگهانی کمتر است. مقاومت این شیشه ها در تماس با مواد شیمیایی بسیار زیاد است و امکان خرابی سطح شیشه به مرور زمان کمتر است.

این شیشه ها نسبت به شیشه های قلیایی سخت تر بوده و در مقابل افزایش فشار سطحی مقاومت مکانیکی آنها بیشتر است. با توجه به این خواص ، در ساختن وسایلی که مقاومت در برابر حرارت و مواد شیمیایی مهم باشد، می توان از این شیشه ها استفاده نمود. اشیای شیشه ای را می توان با جداره نازکتر درست کرد. بدون اینکه در مقاومت حرارتی آن تاثیری داشته باشد.
معایب شیشه های بوروسیلیکات
* این شیشه ها گرانتر از شیشه های قلیایی هستند.
* در اتصالات شیشه های بوروسیلیکات باقیماندن سوراخهای سوزنی شکل رایج است.
* این شیشه ها برای کار به دمای بالایی نیاز دارند.

گستره های قابل تحمل
حداکثر دمایی که شیشه تحمل می کند، در حدود 500 درجه سانتی گراد و با بعضی ترکیبات خاص تا 650 درجه سانتی گراد می رسد. شیشه های بوروسیلیکات برحسب نوع ترکیبات آن در دمای بالای 5000 درجه سانتی گراد فرم می گیرند و نرم می شوند. ضریب انبساط حرارتی آن نیز بستگی به نوع ترکیب دارد و از در هر درجه سانتی گراد برای شیشه های معمولی بوروسیلیکات تا در هر درجه سانتی گراد برای انواع مخصوص که در جوشهای پیوندی بکار می رود متغیر است. دمای عملیات حرارتی تاباندن این شیشه به منظور بادوام کردن آن بر حسب نوع ترکیب از 650- 6000 درجه سانتی گراد متغییر است.
کاربردهای ویژه
از این شیشه ها برای ساخت وسایل پیچیده آزمایشگاهی ، لوله کشی گاز و اسید کارخانجات و همچنین در دماسنج هایی که در درجه حرارت بالا بکار می روند، استفاده می شود. در ساخت صفحه لنز تلسکوپها و آینه های عظیم از آنها استفاده می شود. انواع بخصوصی از این شیشه ها برای اتصال با آلیاژهای آهن و نیکلو کروم و تنگستن بکار می رود. در ساخت وسایل پخت و پز و ماشین های لباسشویی کاربرد دارد. شیشه های فتوکرومیک که گاهی شیشه های فتوفرم هم نامیده می شوند، به علت خواص غیر عادی خود مورد توجه هستند. این شیشه ها بطور گسترده در عینکهای طبی ، عینکهای آفتابی و در برخی وسایلی که به نور دینامیک آفتاب نیاز می باشد، بکار می رود.
علت ایجاد خاصیت فتوکرومیک
خاصیت شگفت آور در این شیشه ها این است که در اثر تابش نور ، رنگ آن تغییر می کند. خواص فتوکرومیک این شیشه ها مربوط به ذرات کلرید نقره موجود در آنهاست. قطر این ذرات در حدود 5mm است و نقاط رنگی شیشه را تشکیل می دهند. تعداد این ذرات بطور متوسط 1015 در سانتی متر مکعب می باشد و در یک بستر نفوذ ناپذیر و سفت از شیشه قرار گرفته اند که از نظر شیمیایی بی اثر می باشد.

این ذرات نمی توانند به قسمتهای دیگر شیشه پخش شوند. کلرید نقره موجود در این شیشه ها وقتی در معرض تابش نور قرار می گیرد، به صورت متفاوت از کلرید نقره در عکاسی عمل می کنند.

فرآیند فتوکرومیک در عکاسی
ذرات کلرید نقره در اثر فرایند عکاسی از نظر شیمیایی به صورت ثابت و برگشت ناپذیر در می آیند که محصول آن ، ذرات نقره می باشد. این شیشه ها از ذوب شن های کوارتزی بدست می آید و معمولا برای ساختن ظروف آزمایشگاهی که نیاز به تحمل دماهای بالا دارند (بیش از دمایی که شیشه های پیرکس تحمل می کنند) بکار می رود. ساخت سیلیس 100% و کار با آن مشکل است، زیرا سیلیس در دماهای بالا تمایل به تبخیر شدن دارد.
مشخصات شیشه های سیلیسی
شیشه های سیلیسی دارای 99.8 % سیلیس بوده ، دمای کار با آن ، حدود است. ضریب انبساطی شیشه کوارتزی در هر درجه سانتی گراد است و دمای تاباندن آن است. برای تاباندن ظروف شیشه ای سیلیسی که ضخامت جداره آن تا 2mmm باشد، می توان از شعله استفاده کرد. طیف دمایی که در آن سیلیس نرم شکل پذیر است، بطور محسوس کوتاه بوده ، برای عملیات شکل دادن به آن ، بجای دمیدن از ابزارهای زغالی استفاده می شود.
انواع شیشه های سیلیسی
نوع اول
نوع اول به شیشه جلا داده شده معروف است. شفاف بوده ، دارای سطوح داخلی و خارجی صاف است. از آن ، به عنوان روکش ترموکوپلها در کوره های گازی و اجاق گازها استفاده می شود.
نوع دوم
نوع دوم دارای سطوح خارجی زبر و ناهموار است. در ساختمان کوره های الکتریکی بکار می رود و به شیشه های شنی معروف است.
نوع سوم
نوع سوم از گداختن شیشه های شنی بدست می آید. دارای سطوح خارجی و داخلی نسبتا صاف بوده ، برای انجام واکنش های شیمیایی و یا احتراقی در فشار جو یا تحت خلاء بکار می رود و به شیشه لعابدار معروف است.

نوع چهارم
شیشه های سیلیسی نوع چهارم دارای شفافیت زیاد در برابر نور مرئی و اشعه ماورای بنفش و مادون قرمز است. دارای قدرت مکانیکی و مقاومت شیمیایی بالاتری از شیشه های نیم شفاف است و برای کارهای تحت خلاء مورد استفاده قرار می گیرد. این شیشه به شیشه استاندارد و شفاف معروف است و بسیار گرانتر از سایر شیشه های سیلیسی است. شیشه سیلیسی نوع چهارم ، ترکیبی از سیلیس 5.96 % ، اکسید بور 3 % و اکسید آلومینیوم 0.5 % می باشد.
خواص شیشه های سیلیسی نوع چهارم
این شیشه در دمای 1520 شکل پذیر می شود و آنرا با چراغهایی که سوخت آنها هیدروژن همراه با گاز مایع است که بطور محسوس از ضریب انبساط شیشه های پیرکس کمتر و اندکی از ضریب انبساط سیلیس خالص بیشتر است. این شیشه ، استعداد تاباندن خوبی دارد و تا دمای را بدون تغییر شکل تحمل می کند و برای مواردی که نیاز به تحمل حرارت های بسیار بالا ضروری است، از این شیشه ها استفاده می شود.
کاربرد شیشه های سیلیس نوع چهارم
به دلیل شفافیت فوق العاده از این شیشه ها برای ساخت سلهای اندازه گیری طول موج ، دماغه موشک ها و شیشه های سفینه های فضایی استفاده می شود. این شیشه ها از لحاظ شیمیایی و فیزیکی بسیار مقاوم بوده ، استفاده از آن در کارهای معمول و متداول شیشه گری به دلیل گرانی مقرون به صرفه نیست. پژوهش و توسعه ، محور اصلی تولید انواع جدید و بهتر شیشه با خواص بهتراست. در این بخش ، برخی از فراورده های شیشه ای جدیدی که در رهگذر پژوهش و توسعه بدست آمده است، بررسی می شود.
شیشه سیلیس گداخته
شیشه سیلیسی گداخته یا سیلیس شیشه ای را می توان با گداختن سیلیس خالص تولید کرد، اما چنین محصولاتی معمولا حباب دارند و نمی توان آنها را به صورت شفاف تولید کرد. اکنون کمپانی کورنینگ ، این شیشه را به روش تفکافت فاز بخار تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا تولید می کند. این نوع فرایند ، بطور طبیعی برای کنترل سیستمهایی مناسب است که در آنها امکان تولید خالص فراهم باشد.

سیلیس خامی که با این روش تولید می شود، به شکل ورق یا بول (بول ، خرده سنگهای استوانه ای یا گلابی شکل کانی مصنوعی است) است. دمای بالایواکنش ، باعث بیرون رانده شدن آلاینده های نامطلوب می شود و مقدار ناخالصی های موجود در سیلیس گداخته را به حدود یک در صد میلیون قسمت می رساند. شیشه سیلیس گداخته ، حداقل مقدار جذب فراصوت را داراست. از این شیشه بدلیل انبساط گرمایی کم آن در آینه های تلسکوپی استفاده می شود.

شیشه پر سیلیس
این محصول که به نام ویکور شناخته می شود، پیشرفت مهمی درجهت تولید شیشه ای است که از نظر ترکیب و خواص به شیشه سیلیس گداخته نزدیک است. در این روش ، محدودیتهای پیشین در زمینه ذوب و شکل دهی از میان رفته است. کالاهای نهایی ، حدود 96% سیلیس و 3% اسید بوریک دارد و 11% بقیه از آلومین و قلیا تشکیل شده است. از ترکیبات بورو سیلیکات-شیشه حاوی حدود 755% سیلیس ، در مراحل اولیه فرایند هنگامی که شیشه ها ذوب و قالبگیری می شوند، استفاده می شود. پس از خنک شدن ، کالاها را تحت عملیات گرمایی و تابکاری قرار می دهند که سبب جدا شدن شیشه به دو فاز فیزیکی متمایز می شود. کالای شیشه ای را در حمام محلول اسید هیدرو کلریک 10% (98C) به مدت کافی فرو می برند تا فاز انحلال پذیر ، کاملا از آن خارج شود.

سپس با شستشوی کامل ، کمترین مقدار باقیمانده از فاز انحلال پذیر و همچنین ناخالصی ها شسته می شوند و سپس تحت عملیات گرمایی از بدنه ، آب زدایی شده و ساختارسلولی به شیشه غیر متخلخل تبدیل می شود. این روش از تولید شیشه ، سبب ساخت محصولی می شود که می توان آن را تا حرارت قرمز آلبالویی ، گرم کرده ، سپس بدون ایجاد هیچگونه آثار نامطلوب ، آن را درمخلوط آب و یخ فرو برد. این شیشه در برابر مواد شیمیایی نیز بسیار مقاوم و در برابر تمام اسیدها به جز اسید هیدرو فلوئوریک بسیار پایدار است. البته این اسید (درمقایسه با سایر شیشه ها) با سرعت کمتری به این شیشه حمله می کند. در ضمن ، انقباض این شیشه به نسبت یکنواخت و مساوی صورت می گیرد، بطوری که شکل اولیه همچنان حفظ می شود.

شیشه رنگی
هر چند قرنها از این شیشه ها تنها برای تزئین استفاده می شد، امروزه استفاده از شیشه های رنگی برای مقاصد صنعتی و علمی ضروری است. این شیشه ها ، در صدها رنگ مختلف تولید می شوند. شیشه رنگی ممکن است یکی از انواع سه گانه زیر باشد:
رنگ شیشه براثر جذب فرکانس خاصی از نور ، توسط عوامل موجود در محلول بوجود می آید. عوامل ایجاد رنگ در این گروه ، اکسیدهای عناصر واسطه بویژه گروه اول هستند (مانند Cr , V , Tii ). این طبقه را می توان به دو زیر گروه تقسیم کرد، یکی شیشه هایی که رنگ آنها ، بدلیل محیط ساختاری شیمیایی آنهاست و دیگری شیشه هایی که رنگ آنها به دلیل اختلاف در حالت اکسایش آنهاست. مثلا NiO حل شده در شیشه سدیمی _ سربی است که رنگ قهوه ای ایجاد می کند. اما این ترکیب در شیشه پتاسی تولید یک سرخ ژاسپ می کند.
1. رنگ بر اثر ترسیب ذرات کلوئیدی در شیشه بی رنگ ، ضمن انجام عملیات گرمایی بوجود می آید. مثال معمول این نمونه ، ترسیب طلایی کلوئیدی است که شیشه طلایی _ یاقوتی پدید می آورد.
2. رنگ بوسیله ذرات میکروسکوپی یا ذرات بزرگتر که ممکن است خود رنگی باشند، بوجود می آید. مانند قرمز سلنیمی () که در چراغهای راهنمایی ، حباب فانوسها و غیره بکار می رود. البته ممکن است این ذرات ، بی رنگ باشند و شیشه نیمه شفاف تولید کنند.
شیشه های پوشش دار
این شیشه ها با ترسیب فیلمهای فلزی شفاف بر روی سطح شیشه شفاف یا رنگی تولید می شوند. این فیلمها طوری طراحی می شوند که مشخصات عبور و بازتابش خاصی از نور را که در معماری امروز دارای اهمیت است، ایجاد کنند.
شیشه های مات یا نیمه شفاف
این شیشه ها در حالت مذاب ، شفاف اند. اما هنگام شکل دهی به دلیل جدایی و تعلیق ذرات ریز در محیط شیشه ، کدر می شوند. این ذرات از نظر اندازه و چگالی در شیشه ، انواع متفاوتی دارند و نور را به هنگام عبور ، پخش می کنند. شیشه مات ، اغلب از شیشه شفاف حاوی نقره بدست می آید. این ذرات نقرهدر واقع نقش هسته را برای رشد بلورهای غیر فلزی ایفا می کنند. این نوع شیشه برای ایجاد برخی سبکهای معماری مثلا در پنجره نورگیرها به منظور عبور طول موج مشخصی از نور و برای ظروف غذا خوری بکار می رود.
شیشه ایمنی
شیشه های ایمنی در دو نوع چندلایی و با پوشش سخت می باشند و شیشه نشکن را نیز می توان شیشه ایمنی به حساب آورد. این شیشه ها به آسانی شیشه معمولی نمی شکنند و ظروف غذا خوری ساخته شده از اینها ، در مقایسه با ظروف غذا خوری معمولی سبکتر و سه برابر محکمترند.

شیشه فوتوفرم
شیشه فوتو فرم ، نسبت به نور ، حساس است و عمدتا از سیلیکات لیتیم تشکیل یافته است. اکسید پتاسیم و اکسید آلومینیوم موجود در این شیشه ، خواص آن را اصلاح می کند و مقادیر بسیار کم ترکیبات سریم و نقره ، اجزایی هستند که نسبت به نور ، حساس اند. بر اثر تاباندن نور فرابنفش به این شیشه ،نقره توسط سریم حساس می شود و با انجام عملیات گرمایی در دمایی نزدیک به 6000درجه سانتی گراد در اطراف آن ، تصویری از متاسیلیکات لیتیم ایجاد می شود.

متاسیلیکات لیتیم در اسید حل می شود. لذا می توان آن را به کمک اسید هیدروفلوئوریک 10% حذف کرد. اگر نور پس از عبور از نگاتیو یک نقشه شیشه ، تابانیده شود، یک کپی بسیار دقیق با تمام جزئیات و ریزه کاریها بر روی شیشه بدست می آید. مثلا به همین روش می توان نقشه مدارهای الکتریکی شیشه ای را به ارزانی و به شکل دقیقی تولید کرد. این فرایند ، ماشین کاری شیمیایی شیشه نامیده شده است.

شیشه فوتوکرومیک سیلیکاتی
این نوع شیشه ها مکمل شیشه فوتوفرم هستند، اما در عین حال خواص نامعلوم زیر را نیز دارند:

تیره شدن در نور بر اثر وجود نور فرابنفش درطیف مرئی
* بی رنگ شدن یا کمرنگ شدن در تاریکی و بی رنگ شدن گرمایی در دماهای بالاتر.
این خواص نور رنگی واقعا برگشت پذیرند و دچار خستگی نمی شوند. در این شیشه ، ذرات هالید نقره در اندازه هایی کمتر از یک میکرون موجودند که در مقایسه با هالید نقره معمولی عکاسی ، واکنش متفاوتی را در برابر نور از خود نشان می دهند. این ذرات را در شیشه صلب و نفوذناپذیری که از نظر شیمیایی بی اثر است، جای می دهند. بدین ترتیب ، مراکز رنگی که محل نورکافت هستند، نمی توانند از مکان خود به جای دیگر نفوذ کنند و ذرات پایدار نقره را تشکیل دهند و ترکیب برگشت ناپذیر تولید کنند.

شیشه _ سرامیک
این ماده ، ماده ای است که مانند شیشه ، ذوب و شکل داده می شود و سپس بوسیله فرایندهای واشیشه ای شدن کنترل شده ، تا حد زیادی به سرامیک بلورین تبدیل می شود. از این مواد ، در ساخت پوشش آنتن رادار هواپیما ، موشکهای هدایت شونده و وسایل الکترونیکی مختلف استفاده می شود. همچنین این مواد تحت نام تجاری پیرو سرام در تولید ظروف آشپزخانه که همزمان برای هر سه کار پخت ، پذیرایی و انجماد غذا استفاده می شوند، بکار می روند.

الیاف شیشه
اگرچه الیاف شیشه ، محصول جدیدی نیست، با این حال سودمندی آن بدلیل ظرافت فوق العاده اش افزایش یافته است. می توان این ماده را به صورت رشته کشید، یا آنکه برای تولید عایق ، نوار و صافیهای هوا می توان آن را به روش دمشی به شکل شبکه حصیری در آورد. الیاف کشیده شده برای تقویت پلاستیک های مختلف بکار می روند و محصول چند سازه حاصل در ساخت لوله ، مخزن و وسایل ورزشی نظیر چوب ماهیگیری و چوب اسکی استفاده می شوند. متداولترین رزین هایی که با الیاف شیشه مصرف می شوند، رزینهای اپوکسی و پلی استر هستند. شیشه های معمولی که در زندگی روزمره بکار می روند، عمدتا شامل سیـلیس ، کربنات کلسیم ( یا آهک ) و کربنات سدیم و زغال کک است ( گاهی از فلدسپار و دولومیت نیز استفاده می شود ). معمولا این مواد را به صورت پودر یا دانه هایی به قطر 0.2 تا 22 سانتی متر ، مصرف می کنند. البته برای تهیه شیشه های مرغوب و کریستال ، از سیلیس تقریبا خالص (کوارتز) استفاده می شود. در شیشه های معمولی حدود 1/2 درصد آلومین و 0.088 درصد اکسید آهن III نیز وجود دارد.

تاریخچه
صنعت شیشه سازی ، در ایران سابقه بسیار طولانی دارد که به حدود پیش از 2000 قبل از میلاد می رسد. کشف یک ظرف شیشه ای زرد رنگ صدفی با زینتی شبیه به خطوط شکسته موج دار که در یکی از قبرستانهای لرستان پیدا شده ، یک گردن بند شیشه ای حاوی دانه های آبی رنگ متعلق به 2250 سال پیش از میلاد ، در ناحیه شمال غربی ایران و قطعات شیشه ای مایل به سبز که در کاوشهای باستان شناسی لرستان ، شوش و حسنلو بدست آمده است، نشان دهنده سابقه تاریخی صنعت شیشه سازی در ایران است.

سیر تحولی و رشد
کشف بطریهای گردن دراز که دهانه آن با نقره مسدود شده بود در قرن 12 میلادی ، قالبهای ساخت وسایل شیشه ای در نیشابور ، نشان دهنده شتاب بیشتر صنعت شیشه گری در اوایل رواج اسلام در ایران است که به تدریج با رونق صنعت شیشه سازی در ایتالیا ، راه زوال را در پیش گرفت که تا قرن هفدهم میلادی ادامه یافت. از آن پس ، رونق و بازسازی این صنعت دوباره شروع شد و به مدد مهارت ایرانیان در رنگ آمیزی شیشه ، شتاب چشمگیری پیدا کرد. از آن جمله ، می توان ساختن انواع محصولات مختلف شیشه ای از ابریق گرفته تا گلدان ، بطری و … در شیراز ، اصفهان و قم در قرنهای دوازدهم و هجدهم میلادی را برشمرد. اما از آن زمان به بعد ، بی لیاقتی و غفلت دولمتردان وقت باعث شد صنعت شیشه سازی در ایران افت کند.

مراحل مختلف تهیه شیشه
1. تهیه مواد اولیه و تبدیل آنها به پودر با دانه بندی بین 0.1 تا 2 میلی متر
2. توزین هر یک از مواد اولیه به نسبتهای مورد نظر و مخلوط کردن آنها همراه با 4 تا 5 درصد آب و انتقال مخلوط به کوره
3. ذوب کردن مخلوط در کوره و تهیه خمیر شیشه
4. بی رنگ کردن خمیر شیشه و خارج کردن گازها
5. تبدیل به فرآورده های مورد نیاز بازار و صنایع
6. نپختن شیشه ( قرار دادن شیشه داغ در کوره هایی که دمای کمی دارد، برای کاهش شکنندگی شیشه)
فرآورده های مختلف شیشه ای
در حال حاضر ، صنایع شیشه سازی عمدتا در پنج شاخه اصلی مصرف در ایران فعالیت دارند:

ساختمان سازی
* صنایع غذایی
* تهیه لوازم خانگی
* صنایع خودرو سازی
* صنایع دارو سازی و آزمایشگاه

شیشه ضد گلوله
این نوع شیشه شامل چهار لایه 6 میلی متری و دو لایه تلق ضخیم است. در هر مورد ، ابتدا از طریق وصل کردن به خلاء ، هوای بین لایه ها را خارج کرده ، ضخامت شیشه و تلق را به هم می جشبانند و بعد تحت فشار 13 اتمسفر در دمای °120C ، به مدت سه ساعت نگه می دارند تا لایه ها کاملا به همدیگر بچسبند.
الیاف شیشه ای
این نوع الیاف ، با عبور خمیر شیشه از منافذ باریک یک قسمت غربال مانند ، تهیه می شوند. از این نوع الیاف ، در تهیه پارچه ، پتو و لحاف و عایق بندی دستگاه های حرارتی و برودتی و عایق الکتریکی ، صحافی و غیره استفاده می شود.
شیشه های مخصوص
شیشه ها نشکن
این نوع شیشه ها دارای ضریب انبساط بسیار کم اند و در مقابل تغییر ناگهانی دما یا ضربه ، مقاومت زیادی دارند. از این رو ، از آنها برای تهیه ظروف و وسایل آزمایشگاهی و اخیرا ظروف آشپزخانه استفاده می شود.

برای تهیه این نوع شیشه ها ، به جای Na2O و CaO از Zr2O3 ، Al2O3 و B2O3 استفاده می کنند که به نام شیشه های پیرکس ، ینا و کیماکس شهرت دارند.

شیشه های بلور
این نوع شیشه ها بسیار ظریف و مشابه به کریستال اند. اما سنگین و صدا دهندگی کریستال را ندارند و خاصیت شکست نور در آنها کمتر است. دارای 75 درصد سیلیس ، 18 درصد و 7 درصد Cao اند.
شیشه های سرب دار
این نوع شیشه ها از شیشه های معمولی شفافتر و سنگی ترند و ضریب شکست بالاتری دارند و دارای سه نوع اند:
کریستال:

که بسیار شفاف ، سنگین ، صدادار و قابل تراش است و نور را در خود می شکند و طیف رنگی می دهد. از این رو ، در تهیه گلدان ، لوستر و … بکار می رود. دارای 53 درصد سیلیس ، 11 درصد و 35 درصد Pbo است.
* اشتراس:

که سنگ نو نیز نامیده می شود و از آن ، جواهرات مصنوعی درست می کنند. دارای 40 درصد سیلیس 7 درصد و 52 درصد Pbo است.
* فلینت:

که در تهیه عدسی دوربینهای عکاسی و اسباب دقیق فیزیکی بکار می رود. دارای 20 تا 54 درصد سیلیس ، 5 تا 12 درصد و 34 تا 80 درصد سرب است.

شیشه ضد پرتوها
این نوع شیشه ، شامل یک قسمت و چهار قسمت pbo است، به مقدار قابل توجهی پرتوهای ایکس و پرتوهای رادیواکتیو را جذب کرده ، جلوی اثرات زیان بار آنها را می گیرد.
شیشه جاذب نوترون
این نوع شیشه ها با افزایش اکسید کادمیم ( CdO ) به شیشه معمولی تهیه می شوند و به عنوان حفاظ در مقابل تابشهای نوترونی ، بویژه در ارتباط با راکتورهای اتمی کاربرد دارند.
شیشه شفاف در مقابل IR
این نوع شیشه با اضافه کردن مقدار زیادی آلومین Al2O3 به شیشه معمولی حاصل می شود و در دستگاههای طیف نمایی و طیف نگاری IR مورد استفاده قرار می گیرند.
شیشه ضد اسید فلوئوریدریک
می دانیم که بعضی مواد شیمیایی مانند HF بر شیشه اثر می کنند. این تاثیر در واقع به واکنش سیلیسی موجود در شیشه با فلوئورید هیدروژن است که تولید اسید می کند. از این خاصیت در حکاکی و نقاشی روی شیشه استفاده می شود. اگر مقدار کافی فسفات آلومینیم که ساختار سیلیکات آلومینیم را دارد، در ساختار شیشه وارد شود، شیشه بدست آمده ، مقاومت قابل توجهی در برابر HF از خود نشان می دهد. علت این است که HF بر فسفات آلومینیم اثر ندارد.

فلدسپار
این مواد دارای فرمول کلی R2O. Al2O3 . 6SiO2 هستند که در آنها R2O ، معرف Na2O یا K2O یا مخلوطی از این دو است. این مواد در مقایسه با اکثر مواد دیگری که منبع Al2O3 هستند، مزایای بسیاری دارند. فلدسپارها ارزان ، خالص و گدازپذیرند و کلا" از اکسیدهای ایجاد کننده شیشه تشکیل شده اند.

از خود Al2O3 تنها هنگامی استفاده می شود که قیمت محصول از درجه دوم اهمیت برخوردار باشد. فلدسپارها همچنین Na2O یا K2O و SiO2 را نیز تامین می کنند. مقدار آلومین در پایین آوردن نقطه ذوب شیشه و کُند کردن واشیشه ای شدن ، موثر است.
بوراکس
بوراکس به عنوان یک جزء ترکیبی فرعی ، هم Na2O و هم اکسید بوریک را برای شیشه تامین می کند. هر چند که از بوراکس به ندرت در شیشه پنجره یا شیشه جام استفاده می شود، اما اکنون این ماده ، عموما در انواع خاصی از شیشه بطری ها بکار می رود. یک نوع شیشه بوراتی با ضریب شکست بالا نیز وجود دارد که در مقایسه با شیشه های قبلی ، مقدار پراش نور آن کمترو ضریب شکست نور در آن بالاتر است و شیشه اپتیکی باارزشی بشمار می رود.
بوراکس علاوه بر توانایی بالا در ایجاد گدازش ، نه تنها ضریب انبساط را پایین می آورد، بلکه دوام شیمیایی را نیز افزایش می دهد. هنگامی که قلیائیت اندکی در فرایند تولید مورد نظر باشد، از اسید بوریک استفاده می شود که بهای آن ، دو برابر بوراکس است.
سدیم سولفات ناخالص
این ماده که مدتها مانند سایر سولفاتها نظیر آمونیوم سولفات و باریم سولفات ، یک جزء ترکیبی فرعی در شیشه تلقی می شد، غالبا در تمام انواع شیشه بکار می رود. این ماده ، کف موجود در کوره های مخزنی را که ایجاد مشکل می کند، حذف می نماید. برای کاهش سولفاتها به سولفیتها ، از کربن استفاده می شود.

ممکن است برای ایجاد سهولت در حذف حباب ها ، آرسنیک تریوکسید افزوده شود. آهن را با سدیم یا نیترات پتاسیم ، اکسید می کنند تا مقدار آن در شیشه نهایی چندان قابل توجه نباشد. از پتاسیم نیترات یا کربنات ، در بسیاری از شیشه های مرغوب تر نظیر شیشه ظروف غذاخوری ، شیشه تزئینی و شیشه اپتیکی استفاده می شود.

بلوکهای نسوز
این مواد در صنعت شیشه ، بدلیل شرایط سخت موجود به طرز ویژه ای بسط و توسعه یافته اند. زیرکن متخلخل ، آلومین ، مولیت و مولیت – آلومین تفجوش و زیرکونیا – آلومین – سیلیس ، آلومین و آلومین – کروم که بروش ریختگی برقی تهیه شده اند، از جمله بلوکهای نسوزی هستند که در کوره های مخزنی شیشه بکار می روند. آخرین تجربه بدست آمده در کوره های بازیابی گرما ، استفاده از فراورده های نسوز بازی بدلیل وجود غبار و بخارهای قلیایی در کوره است.

طاقهای آجری کوره از جنس سیلیس که استفاده از آن در صنعت ، اقتصادی است، عمدتا تعیین کننده دمای عملیات کوره است. تقسیم بندی شیشه های تجارتی
سیلیس گداخته
سیلیس گداخته یا سیلیس شیشه ای به روش تفکافت تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا یا بوسیله گدازش کوارتز یا ماسه خالص ساخته می شود و گاه آن را به اشتباه ، شیشه کوارتزی می خوانند. این ماده ، انبساط کم و نقطه نرمی بالایی دارد که به مقاومت گرمایی زیاد آن کمک می کند و امکان استفاده از آن را در گستره دمایی بالاتر از دیگر شیشه ها فراهم می آورد. این شیشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبی از خود عبور می دهد.

سیلیکاتهای قلیایی
سیلیکاتهای قلیایی تنها شیشه های دو جزئی هستند که از اهمیت تجارتی برخوردارند. ماسه و کربنات سدیم را بسادگی با هم ذوب می کنند و محصولات بدست آمده با گستره ترکیب Na2O.SiO2 تا Na2O.4SiO2 را سیلیکاتهای سدیم می خوانند. سیلیکات محلول کربنات سدیم که به نام شیشه آبی (انحلال پذیر در آب) نیز خوانده می شود، بطور گسترده ای در ساخت جعبه هایی با کاغذ موجدار و به عنوان چسب کاغذ بکار می رود.

مصرف دیگر آن در ایجاد حالت ضد آتش است. انواع قلیایی تر آن به عنوان شوینده های لباسشویی و مواد کمکی صابونها بکار می رود.

SiO2 از %70 تا %74 ، CaO از %8 تا %13 ،Na2O از %13 تا %18.

رنگ شیشه بطری ها بدلیل انتخاب بهتر و تخلیص مواد خام و استفاده از سلنیم به عنوان زنگ زدا بسیار بهتر از قبل است.

شیشه سربی
با جانشین شدن اکسید سرب به جای اکسید کلسیم در شیشه مذاب ، شیشه سربی بدست می آید. این شیشه ها بدلیل برخورداری از ضریب شکست بالا و پراکندگی نور زیاد ، در کارهای نوری از اهمیت بسزایی برخوردارند. تاکنون میزان سرب موجود در شیشه را به %92 نیز رسانده اند.

شیشه های ویژه
شیشه های رنگی و پوشش دار ، کدر ، شفاف ، ایمنی ، شیشه اپتیکی ، شیشه فوتوکرومیکی و سرامیکهای شیشه ای ، همه شیشه های ویژه هستند. ترکیب تمامی این شیشه ها بر طبق مشخصات محصول نهایی موردنظر تغییر می کند.

الیاف شیشه ای
الیاف شیشه ای از ترکیبات ویژه ای که در برابر شرایط جوی مقاوم هستند، ساخته می شوند. سطح بسیار زیاد این الیاف سبب می شود تا آنها نسبت به همه رطوبت موجود در هوا آسیب پذیر باشند. مقدار سیلیس (حدود %55) و قلیایی موجود در این شیشه پایین است. شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد. در درجه حرارت های بالا ، شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار می کند. اما با کاهش دما ، گرانرویآن بطور غیر عادی افزایش می یابد و باعث می شود مولکول ها نتوانند در آرایشی که لازمه کریستال شدن است، قرار گیرند. به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است، ولی این ساختمان غیر منظم ، دیگر متحرک نیست.

شیشه جسمی سخت است که سختی آن در حدود 8 می باشد و همه اجسام بجزالماسه ها را خط می اندازد. وزن مخصوص شیشه 2.55 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیار تُرد و شکننده است. شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی شود، به همین علت ظرف آزمایشگاهی را از شیشه می سازند. فقط اسید فلوئوریدریک (HF) بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می نماید.

تاریخچه
شیشه گری ، یکی از قدیمیترین حرفه هایی است که بشر بدان اشتغال داشته است. مصری ها سازنده اولین اشیای شیشه ای بوده اند که ظروف بدست آمده از حفاریهای مصر قدمت 5000 ساله دارد. رومیان نیز در فن شیشه گری مهارت داشته اند و در این صنعت از سایرین پیشرفته تر بودند. رونق شیشه سازی در نخستین ادوار تاریخ اسلامی صورت گرفته است، زیرا هنری بود که در مساجد و زیارتگاه ها و تزئینات مذهبی جلوه خاصی داشته و مورد استفاده قرار می گرفت.

در ایران نیز ساختن شیشه قدمت چند هزار ساله دارد. و نخستین واحد ماشینی تولید شیشه ساختمانی در ایران در سال 1340 شروع بکار کرد.

ترکیبات سازنده شیشه
اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه
با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصری را می توان یافت که از آن شیشه بدست نیاید، ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس ، مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می باشند. مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس (SiO2) ، دی اکسید بور (B2O3) ، پنتا اکسید فسفر (P2O5) که از هر کدام بتنهایی می توان شیشه تهیه نمود.

گدازآورها
کربنات سدیم (Na2CO3) ، کربنات پتاسیم (K2CO3) و خرده شیشه ، سیلیکات سدیم و پتاسیم (Na2SiO3 , K2SiO3) که حاصل ترکیب سیلیس با گدازآورها می باشند، در آب حل می شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می کنند. به همین علت است که اغلب شیشه های مصرف شده در گلخانه پس از چند سال کدر می شوند و نور از آنها بخوبی عبور نمی نماید.

تثبیت کننده ها
برای آنکه مقاومت شیشه را در مقابل آب و هوا ثابت کنیم، باید اکسیدهای دو ظرفیتی باریم ، سرب ، کلسیم ، منیزیم و روی به مخلوط اضافه کنیم که به این عناصر ، ثابت کننده می گویند.

تصفیه کننده ها
موجب کاستن حباب هوای موجود در شیشه می شوند و بر دو نوعند:

فیزیکی: سولفات سدیم (Na2SO4) ، کلرات سدیم (NaClO3). با ایجاد حباب های بزرگ حباب های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می کنند.
1. شیمیایی: املاح آرسنیک و آنتیموان ترکیباتی ایجاد می کنند که حباب های کوچک داخل شیشه را از بین می برند.
تا اینجا به موادی اشاره کردیم که عدم وجودشان ، در مواد اولیه باعث از بین رفتن مرغوبیت کالا می شد. حال به چند ماده دیگر که به نوعی در تولید شیشه سهیم هستند، اشاره می کنیم.

افزودنیها
1. استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم (گدازآور) که در اثر حرارت به Na2O و B2O3 تجزیه می شود و در واقع بجای هر دو ماده عمل می کند.
2. استفاده از نیترات سدیم NaNo3برای از بین بردن رنگ سبز شیشه (ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می شود).
3. استفاده از اکسید منگنز که باعث مقاومت بیشتر در مقابل عوامل جوی و شفاف تر شدن شیشه می شود.
4. استفاده از اکسید سرب PH3O4 , PbO به جای CaO برای ساختن شیشه های مرغوب بلور و کریستال که باعث درخشندگی شیشه می شوند.
5. برای ساختن کریستال مرغوب از اکسید نقره استفاده می کنند.
6. استفاده از فلدسپار که باعث مقاومت بهتر در مقابل مواد شیمیایی می شود.
7. برای اینکه شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد، ترکیباتی از فسفات به آن می افزایند.
8. استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می دهد.
9. استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه های رنگی.
10. اکسید سزیم برای جذب اشعه زیر قرمز و اکسید بر برای ازدیاد مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند.
دو نمونه از عناصر تشکیل دهنده که عمومیت بیشتری دارند، در زیر ذکر می گردد.
ترکیبات(1): اکسید سیلیسیم (SiO2) در حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پراکسید سدیم (NaO2) تا 15 درصد و اکسید کلسیم 7 تا 12 درصد اکسید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عناصر دیگر مانند Fe2O3 – MnO – Al2O3 – TiP2 – SiO3.
* ترکیبات (2): اکسید سیلیسیم (SiO2) در حدود 73 درصد ، اکسید سدیم 15 درصد ، اکسید کلسیم 5.55 درصد ، اکسید منیزیم 3.6 درصد ، اکسید آلومینیوم 1.5 درصد ،اکسید بور (B2O3) و اکسید پتاسیم( K2O) هر کدام 0.4 درصد ، اکسید آهن (Fe2O3) و اکسید سیلیسیم 6 ظرفیتی SiO3 هر کدام 0.3 درصد.

علاوه بر مواد فوق همیشه مقداری خرده شیشه نیز با این مواد وارد کوره می گردد.

انواع شیشه و کاربرد آنها
شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در ساخت لوازم تزیینی مانند گل ، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان ، بطری و غیره و بالاخره در ساختن شیشه های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می گردد و مصارف مختلفی دارد که عمده ترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکلهای مختلف اعم از شیشه های شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دوجداره ، سکوریت و… وجود دارد.

همچنین در آینه سازی ، صنایع نشکن ، صنایع یخچال سازی ، میزهای شیشه ای ، انواع شیشه رومیزی و تیغه کاری ساختمان کاربرد دارد.

شیشه رنگی
به دو طریق می توان شیشه رنگی بدست آورد.
با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه. برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگهای مختلف قرمز می دهد و رنگ آبی پر رنگ بوسیلهاکسید کبالت بدست می آید. رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد.
1. شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو می کنند تا دو روی آن رنگی شود. شیشه های رنگی در ویترین مغازه ها ، نمایشگاهها ، آزمایشگاهها و ساختمانهای صنعتی بکار می روند.
شیشه ضد آتش (پیرکس)
همراه مواد اولیه این شیشه ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند، مقدار زیادی اکسید بوریک بکار می رود و سیلیس آنها از انواع شیشه های معمولی بیشتر است. معمولا از آنها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری های دیواری و اجاقها استفاده می نماید.

شیشه مسطح
این نوع شیشه را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه می سازند و بیشتر برای درهای ورودی ، کارگاهها ، موتورخانه ها ، آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد، استفاده می نمایند.

شیشه دوجداره (مضاعف)
این نوع شیشه ها ، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند و لبه ها یا درزهای آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کننده ای مانند سیلیکاژل ، پُر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه ، خلاء ایجاد می شود. این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست، در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاهها ، هتل ها و بیمارستانها بکار می رود.

شیشه سکوریت
در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی گراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شده ای سرد می شود. این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه (حدود 3 الی 5 برابر) در مقابل ضربه و نیز شوکهای حرارتی می گردد. این شیشه ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می شوند که آسیب رسان نیستند. از این نوع شیشه در ویترین فروشگاهها ، درهای شیشه ای و پنجره های جانبی اتومبیلها استفاده می گردد.

شیشه نشکن
این نوع شیشه ها شامل دو یا چند لایه شیشه اند که بوسیله ورقه هایی از نایلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل می شوند. همچنین بعضی از انواع شیشه های طلق دار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی بکار برده می شوند. وقتی که این شیشه ها می شکنند، خاصیت کشسانی نایلون مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می گردد.

از جمله کاربردهای این نوع شیشه ها در خودروها و ویترین مغازه هایی که اشیاء گرانقیمت می فروشند استفاده می گردد. ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند.

شیشه ضد گلوله
از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن ، شیشه ضد گلوله می سازند. در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه ، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف می گردد.

شیشه انعکاسی (بازتابنده)
در این نوع شیشه ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشانده می شود. این نوع شیشه ها ، نور خورشید را منعکس می کنند و در کاهش حرارت و درخشندگی نور موثر هستند. اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می کینم که تصاویر اطراف را مانند آینه باز می تاباند و اگر از داخل به بیرون نگاه کنیم، شیشه کاملا شفاف خواهد بود. شبها پدیده مذکور برعکس است. یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است.

این شیشه با منعکس نور خورشید ، حرارت ناشی از تابش نور خورشید را بطور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در نتیجه ، باعث صرفه جویی در هزینه های احداث ، راه اندازی و نگهداری سیستمهای تهویه و تبدیل می شود.

مباحث مرتبط با عنوان
شیشه های معمولی که در زندگی روزمره بکار می روند، عمدتا شامل سیـلیس ، کربنات کلسیم ( یا آهک ) و کربنات سدیم و زغال کک است ( گاهی از فلدسپار و دولومیت نیز استفاده می شود ). معمولا این مواد را به صورت پودر یا دانه هایی به قطر 0.2 تا 22 سانتی متر ، مصرف می کنند. البته برای تهیه شیشه های مرغوب و کریستال ، از سیلیس تقریبا خالص (کوارتز) استفاده می شود. در شیشه های معمولی حدود 1/2 درصد آلومین و 0.088 درصد اکسید آهن III نیز وجود دارد.

انواع بطری
برای تهیه بطری ، خمیر شیشه را از بالای ماشین قالب زنی توسط قیچی مخصوص به صورت لقمه هایی در آورده ، به قسمت قالب زنی وارد می کنند و از پایین ، هوا در آن می دمند تا شکل مطلوب به خود بگیرد. برای تهیه انواع لیوان ، استکان ، لوله چراغ نفتی و فانوس ، مانند تهیه بطری عمل می شود، ولی بجای دمیدن هوا ، از قالب ویژه استفاده می شود.

شیشه های ایمنی بدون تلق
این نوع شیشه ها برای ویترینها و شیشه های عقب و کناری خودرو تهیه می شوند. پس از مراحل برش و شکل دهی ، در پرسهای مخصوص ، آنها را در کوره الکتریکی تا °650C گرم کرده ، بطور ناگهانی سرد می کنند تا بر اثر تبلور جزئی ، بر مقاومت آنها افزوده می شود.

الیاف شیشه ای
این نوع الیاف ، با عبور خمیر شیشه از منافذ باریک یک قسمت غربال مانند ، تهیه می شوند. از این نوع الیاف ، در تهیه پارچه ، پتو و لحاف و عایق بندی دستگاه های حرارتی و برودتی و عایق الکتریکی ، صحافی و غیره استفاده می شود.

شیشه های مخصوص
شیشه ها نشکن
این نوع شیشه ها دارای ضریب انبساط بسیار کم اند و در مقابل تغییر ناگهانی دما یا ضربه ، مقاومت زیادی دارند. از این رو ، از آنها برای تهیه ظروف و وسایل آزمایشگاهی و اخیرا ظروف آشپزخانه استفاده می شود.

شیشه های بلور
این نوع شیشه ها بسیار ظریف و مشابه به کریستال اند. اما سنگین و صدا دهندگی کریستال را ندارند و خاصیت شکست نور در آنها کمتر است. دارای 75 درصد سیلیس ، 18 درصد و 7 درصد Cao اند.

شیشه های سرب دار
این نوع شیشه ها از شیشه های معمولی شفافتر و سنگی ترند و ضریب شکست بالاتری دارند و دارای سه نوع اند:

* کریستال:

شیشه ضد پرتوها
این نوع شیشه ، شامل یک قسمت و چهار قسمت pbo است، به مقدار قابل توجهی پرتوهای ایکس و پرتوهای رادیواکتیو را جذب کرده ، جلوی اثرات زیان بار آنها را می گیرد.

شیشه جاذب نوترون
این نوع شیشه ها با افزایش اکسید کادمیم ( CdO ) به شیشه معمولی تهیه می شوند و به عنوان حفاظ در مقابل تابشهای نوترونی ، بویژه در ارتباط با راکتورهای اتمی کاربرد دارند.

شیشه شفاف در مقابل IR
این نوع شیشه با اضافه کردن مقدار زیادی آلومین Al2O3 به شیشه معمولی حاصل می شود و در دستگاههای طیف نمایی و طیف نگاری IR مورد استفاده قرار می گیرند.

شیشه ضد اسید فلوئوریدریک
می دانیم که بعضی مواد شیمیایی مانند HF بر شیشه اثر می کنند. این تاثیر در واقع به واکنش سیلیسی موجود در شیشه با فلوئورید هیدروژن است که تولید اسید می کند. از این خاصیت در حکاکی و نقاشی روی شیشه استفاده می شود. اگر مقدار کافی فسفات آلومینیم که ساختار سیلیکات آلومینیم را دارد، در ساختار شیشه وارد شود، شیشه بدست آمده ، مقاومت قابل توجهی در برابر HF از خود نشان می دهد. علت این است که HF بر فسفات آلومینیم اثر ندارد.

شیشه های رنگی
برای برخی مصارف ویژه ، تهیه شیشه های رنگی ضرورت دارد. برای این کار ، عمدتا از اکسید فلزات استفاده می شود. برای مات یا شیری کردن شیشه ، فلوئوریت کلسیم ، کریولیت ، اکسید آنتیموان (III) ، فسفات کلسیم ، سولفات کلسیم و دی اکسید قلع استفاده می شود، زیرا این مواد ، رسوبهای کلوئیدی در خمیر شیشه تولید می کنند که پس از سرد شدن ، سبب شیری شدن آن می شوند. عدسیها همانند آینه ها دارای تصاویر حقیقی و مجازی هستند، این تصاویر از پرتو های همگرا شونده و واگرا شونده بازتابی ایجاد می شود. بر خلاف آینه ها در عدسیها عبور نور نیز مطرح است و تصاویر ممکن است در پشت و جلوی عدسی شکل گیرد. عدسیهایی که ضخامت قسمتهای کناریش بزرگتر باشد، پرتو های موازی را همگرا می کند و عدسی محدب نام دارد، که دارای فاصله کانونی مثبت می باشد. بر خلاف آینه ها دارای دو کانون در فضاهای جلو و پشت عدسی می باشند ، عدسیهایی که ضخامت قسمت محوری آنها کمتر از ضخامت قسمت کناری باشد، پرتوهای موازی را از هم باز می کنند و دارای فاصله کانونی منفی هستند و عدسی مقعر نام دارند، که اینها نیز دارای دو کانونی در فضای جسم و تصویر هستند.

انواع عدسی
عدسی محدب (کوژ)
عدسیهایی که نور را همگرا می کنند و جهت تصویر سازی حقیقی و نیز همگرا نمودن پرتوهای تابشی از نقاط دور مانند پرتوهای ستارگان مورد استفاده قرار می گیرند.

عدسی مقعر (کاو)
این عدسیها نور را واگرا می کنند و جهت واگرا نمودن نورها و اصلاح برخی سیستمها که نیاز به واگرایی نور را دارد از جمله چشم مورد استفاده واقع می شوند.

قواعد نحوه رسم پرتو در عدسیها
اکثر قواعد همانند آینه هاست و در حالت کلی عمده ترین آنها که پرتو های خاصی را شامل می شود عبارتند از:
پرتوی موازی با محور نوری بعد از برخورد به عدسی و عبور از آن ، از نقطه کانون می گذرد که فاصله آن از راس عدسی f است.
1. پرتوهای عبوری از کانون عدسی بعد از شکست در آن به موازات محور نوری خواهد بود.
2. پرتو نوری عبوری از راس عدسی بدون شکست از آن رد می شود.
3. همواره شیئی نوری در سمت چپ عدسی قرار داده می شود و نور از چپ به راست بر عدسی می تابد و در عدسیها بر عکس آینه ها ردیابی پرتویی (ترسیم پرتو) برای نور عبوری (شکستی) صورت می گیرد.
4. فضای سمت چپ عدسی فضای جسم و فضای سمت راست عدسی فضای تصویر می باشد که جسم موجود در سمت چپ (فضای جسم) را جسم حقیقی و جسم موجود در سمت راست (فضای تصویر) را جسم مجازی گویند. که وجود خارجی ندارد و نیز تصویر در فضای تصویر حقیقی و تصویر در فضای جسم مجازی می باشد.

عدسیهای مرکب
1. عدسی کوژ – تخت: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و یک طرف آن تخت می باشد.
2. عدسی دو کوژ: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کوژ می باشد.
3. عدسی هلالی (محدب): آنچنان عدسی است که یک یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.
4. عدسی تخت – کاو: آنچنان عدسی است که یک طرف آن کاو و طرف دیگرش تخت باشد.
5. عدسی دو کاو: آنچنان عدسی است که هر دو طرف آن کاو باشد.
6. عدسی هلالی (مقعر): آنچنان عدسی است که یک طرف آن کوژ و طرف دیگرش کاو باشد.

عدسیهای هلالی دو نوعند، یکی آن است که کناره هایش نازک و مرکزش ضخیم است و دیگری دارای کناره های ضخیم و مرکز نازکی می باشد، یعنی اولی خاصیت همگرایی و دومی خاصیت واگرایی نور را دارد.
دستگاههای نوری شامل عدسیها
اکثر دستگاههای نوری شامل دو نوع عدسی می باشند که یکی را که نور اول بر آن می تابد و در ورودی دستگاه کار گذاشته می شود عدسی شیئی و دومی را که در خروجی دستگاه قرار دارد و نور از آن خارج می شود عدسی چشمی گویند. از جمله از این دستگاهها میکروسکوپ نوری – زیر دریایی – میکروسکوپ پلاریزان – دوربینهای دو چشمی – دوربینها – انواع عینکها و … را می توان نام برد.

عیوب عدسیها
عدسیها به لحاظ داشتن ضخامت زیاد و ناخالصیها دارای ابیراهیهایی هستند که در سیستم اعوجاج ایجاد می کنند و وضوح تصویر حاصل از دستگاه نوری را به هم می زنند. از جمله از این ابیراهیها عبارتند از:

ابیراهی رنگی: علاوه از بهم زدن وضوح و کیفیت تصویر رنگ آنرا هم بهم می زند و تا حدی آن را از حالت طبیعی خارج می کند که اینها هم به دو دسته ابیراهی رنگی طولی وعرضی تقسیم می شوند.
1. ابیراهی اعوجاج: تصویر هندسه واقعی خود را پیدا نمی کند و قسمتهای مختلف عدسی که دارای ضخامتهای متفاوتی است، در میزان انحراف پرتوهای تابشی به یک مقدار عمل نمی کند و انحراف یکنواخت نبوده و تصویراز وضوح می افتد، که این ابیراهی نیز به دو دسته اعوجاج بشکه ای و اعوجاج بالشی تقسیم می شود.
برخی ابیراهیهای دیگری مانند ابیراهی کروی که انحراف پرتو از کانون عدسی را سبب می شود، وجود دارند که بوسیله ساخت عدسیهای مرکب با هندسه ویژه این ابیراهیها اصلاح می شوند.

عدسیهای غیر کروی
برخی دستگاههای اپتیکی به لحاظ محدودیت در طراحی و سایر محدودیتها و ماهیت دستگاه عدسیهای غیر کروی را لازم دارند که جهت ایفای نقش در ْآن سیستمها ساخته شده اند.

مشخصات تصویر در عدسی

بسته به اینکه جسم در چه فاصله ای از عدسی قرار گیرد دارای تصویری حقیقی یا مجازی ، مستقیم یا وارون ، راست یا برگردان ، کوچکتر از جسم یا بزرگتر از آن و … خواهد بود. رابطه حاکم بر فواصل جسم و تصویر عدسی نازک و فاصله کانونی آن بصورت زیر است:
(f = 1/(1/p + 1/q

که برای عدسی خیلی نازک (f = R/2) است، که در آن R شعاع کره دیوپتر عدسی و p فاصله جسم از راس و q فاصله تصویر از راس عدسی می باشد. برای یک عدسی ضخیم:

(f = 1/(n – 1)(1/R1 – 1/R2

که R1 شعاع دیو پتر داخلی و کوچک و R2 شعاع دیو پتر خارجی (بزرگ) و n ضریب شکست شیشه عدسی می باشد. این رابطه در طراحی و ساخت عینکهای طبی بکار برده می شود، طوریکه به توسط این رابطه چشم پزشکان نمره چشم را مشخص می نمایند. یعنی با داشتن n معلوم و فاصله کانونی مورد نیاز برایچشم بیمار شعاع های داخلی و خارجی عدسی را متناسب با فاصله کانونی مناسب انتخاب می کنند تا اصلاح چشم به توسط عینک مربوطه صورت گیرد، رابطه اخیر به فرمول عینک سازان معروف است. آینه ها (Mirorrs)

مقدمه
بدون شک همه ما هر روز با آینه سر و کار داریم و از آن استفاده می کنیم. اما آیا تا کنون از خود پرسیده ایم که آینه چگونه بوجود آمده است؟! چگونه به تکامل رسیده است؟! و چه نقشی را در زندگی و دنیای پیشرفته امروزی بازی می کند؟! احتمال اینکه اولین آینه ، آبگیرها بوده باشند بسیار قوی است و در واقع واژه "آبگینه" یا "آب گونه" شاید از چنین خاستگاهی بوجود آمده باشد.

تاریخچه
کاوشهای باستان شناسان مبین این نکته جالب است که آینه های شخصی و ساده بیش از 50 قرن قدمت دارند و در دورانهای گذشته از ارزشی اغراق آمیز برخوردار بوده اند. زمانی در آسیای صغیر آینه را از جنس برنز و مس مفرغ می ساختند و آن را صیقل داده و با دسته های پر نقش و نگار عرضه می کردند و به تدریج آینه های فولادی به علت قابلیت صیقل یافتن بیشتر و شفافیت بیشتر ، نسبت به برنز و مس و مفرغ ، جایگزین آینه های قدیمی تر شدند، تا اینکه تحول اساسی در صنعت تولید آینه بوجود آمد. در قرن 12 میلادی کاربرد شیشه در تولید آینه کشف شد و اولین آینه های شیشه ای که با ورقه هایی پوشیده از سرب به بازار عرضه می شدند بوجود آمدند.

مدتی بعد ماهیت سمی بودن سرب آشکار گردید و به همین دلیل استفاده از مخلوط جیوه و قلع بجای سرب آغاز شد. این تغییر و تحولات باعث شدند که ونیز که در آن زمان محل تولید اینگونه آینه ها بود به یک قطب اقتصادی تبدیل شود. با وجود این ، اختراع و تولید آینه را نباید جزو نیازهای اولیه و تنها در حد یک ابزار شخصی تصور کنیم، امروزه کاربردهای علمی آینه ها بسیار بیشتر از کاربردهای اولیه و ظاهری آنها هستند.

داشنمندان از مدتها قبل خواص آینه های تخت و کوژ و کاو (محدب و مقعر) را می شناختند و حتی با استفاده از آنها برای متمرکز کردن نور آفتاب وسایلی را برای به آتش کشیدن اجسام اختراع کرده بودند. حتی در این مورد افسانه ای وجود دارد که می گویند ارشمیدس دانشمند معروف قرن سوم قبل از میلاد بوسیله شبکه ای از اینگونه آینه ها ، کشتیهای بادبانی مهاجمان رومی را به آتش می کشیده است، تا اینکه فرمانروای روم سرانجام در شب موفق به تسخیر شهر "سیراکوز" می گردد.

تصویر در آینه ها
آینه ها سطوح بازتابنده هستند که تصویر جسم نورانی قرار گرفته در جلوی خودشان را نشان می دهند، بسته به فاصله جسم از آینه مشخصات تصویر (مکان – وارونگی – برگردان جانبی – بزرگی) ممکن است متفاوت باشد. این وسیله نوری از دیر باز در زندگی بشر نقش عمده ای داشته و استفاده های فراوانی از آن به عمل آمده است. در طبیعت شکل گیری تصویر در آب یا در شیشه های پنجره و یا سطوح بازتابان فلزی و پدیده هایی از این قبیل به وفور وجود دارند. بر حسب نوع کاربرد و چگونگی شکل گیری تصویر و مشخصات آن به دو دسته عمده تقسیم شده اند:
آینه های تخت
آینه هایی هستند که در منازل وجود دارد و از جسم نورانی تصویری مستقیم و مجازی و برگردان تشکیل می دهند، طوری که سمت راست جسم برای تصویر سمت چپ به حساب می آید و برعکس که در اکثر سیستمهای نوری ساده کاربرد فراوان دارند. در کارهای عادی و مصارف عمومی از این آینه استفاده می شود. به لحاظ هزینه پایین و تولید راحت و انبوه سازی و سادگی مکانیزم توسعه فراوانی دارد.

در منازل ، باشگاهها و مغازه ها و دکوراسیون در آینه کاری و معماری و در بتینه کاری و تزئینات ساختمان کاربرد فراوان دارند. از قدیم الایام به صورتهای طبیعی یافت می شدند، که با پیشرفت علم و صنعت با کیفیتهای بالاتر نیز به بازار عرضه شد که حتی در برخی سیستمهای اپتیکی نیز بکار گرفته اند.

موارد استفاده آینه های تخت
امروزه بهره وری این آینه ها را بالا برده اند و آینه هایی با ضریب بازتابش بسیار بالایی هم ساخته اند. در سیستمهای نوری و برخی دستگاههای حساس نوری از جمله لیزرها از این آینه ها استفاده می شود، آینه های شیشه ای نیم بازتابان نیز از این نوعند.

انواع آینه های تخت
* آینه های شیشه ای: که بر حسب نوع کیفیت و صیقل بودن شیشه و مواد اندود کننده دارای کیفیت متفاوتی می باشند.
* آینه های فلزی: آینه های فلزی را بیشتر از نوع تخت می سازند و در دندانپزشکی و قطعات ریز اپتیکی کاربرد دارند.
* آینه های لایه گذاری شده: آینه ای با چند لایه اندود جهت بالا بردن ضریب بازتابش و اصلاح آینه ها شیشه ای و جلوگیری کامل از شبح نوری ساخته شده اند.
آینه های کروی
این آینه ها به دو دسته عمده آینه های محدب و آینه های مقعر تقسیم می شوند. این آینه ها از لحاظ همگرایی و واگرایی پرتوهای نوری و شکل گیری تصویر و بزرگنمایی و وارونگی و سایر مشخصات تصویر کاربردهای ویژه ای در سیستمهای نوری دارند.

آینه شلجمی
در چراغهای اتومبیلها و برخی سیستمهای موازی ساز نورها بکار می روند، که شکلی شبیه آینه های کروی اما متفاوت از آنها دارند.

آینه های توان بالا
نوعی آینه های چند لایه ای هستند که در سیستمهای بازتاب کامل نور و نیز در سیستمهای لیزری و برخی طیف سنجها و محاسبات دقیق و حساس نوری کاربرد دارند.

تقسیمات آینه ها
آینه ها را بر حسب جنس مواد سازنده و نحوه کارشان به چند دسته عمده بصورت زیر نیز تقسیم بندی می کنند که اسامی آنها گویای چگونگی ساخت آنها نیز می باشد.

آینه های شیشه ای
این آینه ها از جنس شیشه بوده که پشت آن به توسط مواد باز تابنده اندود شده است و به لحاظ هزینه پایین و مکانیزم ساده کاربرد وسیعی دارند، معمولا سطوح این آینه ها به توسط جیوه (Hg) و نقره (Ag) و آلومینیوم (All) اندود می شود. البته یک لایه رنگ هم روی فلز زده می شود که از آن محافظت نماید.

آینه های فلزی
یک نوع آینه های فلزی همان آینه ای شیشه ای اندود فلزی شده هستند، نوع دوم که بیشتر مد نظر ماست جهت جلوگیری از شبح نوری که از تداخل دو بازتاب لایه خارجی و داخلی آینه ایجاد می شود و وضوح تصویر را پایین می آورد. آینه های تک لایه ای فلزی هستند، که فلزات با سطوح صیقل یافته ساخته می شود که مشهورترینشان آینه آلومینیومی یا آینه استیل و … که توان بازتابی خوبی دارند و در دستگاههای اپتیکی هم جواب خوبی می دهند.

آینه های مایع
یک آینه دیگر با سمت گیری بسیار ویژه ، آینه ای است که از سطح یک مایع تشکیل می یابد. برای مثال ، از یک تشت پر از جیوه و یک باریکه لیزر برای تعیین امتداد قائم یک محل استفاده می شود و به منزله یک شاقول اپتیکی دقیق مورد استفاده قرار می گیرد. برای همین مقصود ، می توان حتی از مایعاتی که قدرت بازتابی کمتری دارند ولی سمی نیستند، استفاده کرد.

کاربردها
برای اولین بار "اسحق نیوتن" داشنمند معروف انگلیسی و کاشف قانون جاذبه ، از آینه ها در ساخت تلسکوپ جدید که خود اختراع کرده بود بهره جست و به این ترتیب نسل جدید از این گونه تلسکوپها را بوجود آورد. از آن زمان ، یعنی از سال 16711م تا کنون آینه های بسیار شفافتر و بزرگتر و در نتیجه تلسکوپهای بسیار عظیمتر و دقیقتری توسط دانشمندان گوناگون بوجود آمده اند. تلسکوپهایی که برای ساخت آنها هزینه های بسیار گزافی صرف شده است. برای نمونه ، آینه تلسکوپ عظیم رصدخانه کوه پالومار در کالیفرنیا 5 متر و 8 میلیمتر قطر و حدود 200 تن وزن دارد! چنین آینه هایی با دقت و شفافیت بسیار بالایی که دارند می توانند نگاه انسانهای کنجکاو و جستجو گران فضا را تا اعماق فضا گسترش دهند.

البته باید اقرار کرد در واقع بدون وجود اینگونه آینه ها نگاه انسان کنونی از سطح زمین فراتر نمی رفت. بنابراین یکی از نتایج اختراع و تکامل آینه ها ، گسترش نگاه انسان از کیهان و برملا شدن بسیاری از رازهای پیدایش هستی را در بر داشته است. علاوه بر این ، در بسیاری از تکنیکهای پیچیده هواپیمایی و سیستمهای رادار ، انواع میکروسکوپها و ابزار آلات پزشکی و بسیاری از ابزارهای پیشرفته کنونی ، انواع گوناگون آینه ها ، نقشی بسیار اساسی را به عهده دارند.

بنابراین انسان بدون آینه ، هرگز صاحب علوم امروزی و تکنولوژی امروزی نمی شد و بسیاری از رازهای دنیای علم و طبیعت و کهکشانها برای انسان ناشناخته باقی می ماند. اما ، این مساله ای نبود که بتوان به کمک تلسکوپهای زمینی به آن دست افت و در حقیقت از اینجا بود که پروژه های پر خرجی آغاز شد میکروسکوپ

میکروسکوپ در ایجاد درشت نمایی زاویه ای (بزرگتر از تقریباً ) از اشیای نزدیک نسبت به عدسی ساده گامی دیگر به پیش بر می دارد. دستگاه نوری میکروسکوپ شامل دو بخش است که کم و بیش ساختمان پیچیده ای دارد، یعنی عدسی شیئی (که به طرف شیء است) و عدسی چشمی (که به طرف چشم است). مسیر پرتوها در میکروسکوپ در شکل زیر نشان داده شده است که در آن عدسی های شیئی و چشمی فقط با عدسی های ساده ای نمایش داده شده اند.

شیء کوچک در جلوی عدسی شیئی 1 میکروسکوپ در فاصله ای که کمی از فاصله کانونی عدسی شیئی بیشتر است قرار داده می شود، تصویر حقیقی نزدیک کانون جلویی عدسی چشمی 2، یعنی بین عدسی چشمی و کانون جلویی واقع است. این تصویر از عدسی چشمی مثل ذره بین دیده می شود تصویر که روی شبکیه تشکیل می شود توسط چشم درک می شود و مثل این است که توسط تصویر مجازی و بزرگ شده شیء ایجاد شده است. فاصله بین کانون عقبی شیئی و کانون جلویی چشمی به طول نوری لوله میکروسکوپ مرسوم است. این طول بزرگنمایی میکروسکوپ را معین می کند. تصویر در صفحه کانونی عدسی واقع است و این به آن معناست که تصویر در بی نهایت قرار دارد. در این حالت، چشم در حال استراحت است.
کار میکروسکوپ معادل کار ذره بین ساده با فاصله کانونی مساوی فاصله کانونی تمام میکروسکوپ است. فاصله کانونی میکروسکوپ به عنوان یک دستگاه متشکل از دو عدسی را می توان به مقدار زیادی کمتر از فاصله کانونی عدسی شیئی یا چشمی که جداگانه در نظر گرفته شوند اختیار کرد. به این ترتیب، بزرگنمایی های میکروسکوپ به مقدار زیادی از بزرگنمایی های شیئی و چشمی بزرگتر است. توان بزرگنمایی کل دستگاه میکروسکوپ عبارت است از حاصل ضرب بزرگنمایی خطی عدسی شیئی، ، و بزرگنمایی زاویه ای عدسی چشمی، ، یعنی :

یادآوری می کنیم که ، و با درنظر گرفتن این موضوع اکثر سازندگان، ولی نه همه آنها، میکروسکوپ هایشان را به نحوی طراحی می کنند که فاصله (متناظر با ) از دومین کانون عدسی شیئی تا اولین کانون دیدگر در 160 میلی متر استاندارد شود. در این صورت با دانستن تصویر نهایی در بی نهایت، نقطه نزدیک استاندارد برابر است با 254 میلی متر:

و تصویر معکوس است. به این ترتیب اگر فاصله کانونی عدسی شیئی یک میکروسکوپ، ، 32میلی متر باشد و فاصله کانونی عدسی چشمی باشد. بزرگنمایی میکروسکوپ برابر است با :

بنظر می رسد در زمان مصریها، یونانی ها و رومی های باستان هیچ گونه وسیله کمک بینایی وجود نداشته است این نظر از روی نامه یک فرد رومی که صد سال پیش از میلاد نوشته شده ودر آن تاکید دارد او بخاطر سن زیادش و اینکه دیگر نمی تواند مطالعه کند و برای اینکار باید به بردگانش متکی باشد استعفا می دهد تائید می گردد . مشهور است که تراژدی نویس رومی (Seneca )سنکا که در سال چهارم پیش از میلاد می زیسته است کتابها را با نگاه کردن از طریق یک کره شیشه ای پر آب که باعث بزرگنمایی می شده مطالعه می کرده است ( Nero ) نرو از یک زمرد که آنرا نزدیک چشمش نگه می داشته است برای تماشای جنگ گلادیاتورها استفاده می کرده است البته این دلیل کافی برای این نیست که بگوییم رومی ها از خواص لنزها اطلاعی داشته اند زیرا این احتمال وجود دارد که نرو از زمرد بخاطر رنگ سبز آن که باعث کاهش نور خورشید می شود استفاده می کرده است .

Plomy اصول کلی بزرگنمایی را شرح داده ولی لنزهایی که در آن موقع وجود داشته است برای بزرگنمایی مناسب نبوده است قدیمی ترین لنز شناخته شده در خرابه های Nineveh باستانی کشف شده که از کریستالهای سنگی جلا داده شده ساخته شده است و قطر آن یک و نیم اینچ می باشد.

اریستوفان در کتاب ابرها از یک شیشه نام می برد که برای ایجاد سوراخهایی در پوست خشک حیوانات بکار برده می شده است و همچنین استفاده از شیشه های سوزان را برای پاک کردن نوشته از روی قرص موم ذکر می کند طبق اظهار Pliny پزشکان آنرا برای سوزاندن زخم ها استفاده می کرده اند .

در حدود سال صدم بعد از میلاد سنگ مخصوص مطالعه یا آنچه که ما آنرا به عنوان شیشه بزرگنمایی کننده می شناسیم پدیدار شد این وسیله در واقع قطعه ای از یک کره شیشه ای بود که در مقابل متن مورد مطالعه قرار داده می شد تا حروف را بزرگ نماید این وسیله راهبان پیر را قادر به مطالعه می ساخت و احتمالا این نخستین وسیله کمک بینایی بوده است .

ونیزیها یاد گرفتند که شیشه را برای ساختن این وسیله تولید نمایند و بعدها نیز لنزهایی را که بجای قرار گرفتن بر روی متن مورد مطالعه در یک فریم در مقابل چشم جای می گرفت .

بعضی وقتها گفته می شود که چینیها عینک را دو هزار سال قبل ساخته اند ولی ظاهرا آنها تنها از این وسیله برای مراقبت از چشم ها یشان در برابر نیروهای شیطانی استفاده می کرده اند در سال 1268 Roger Bacon فیلسوف انگلیسی در کتاب Opus Majus نوشت :

اگر کسی حروف یا اشیاء ریز را از طریق یک کریستال یا شیشه یا ماده شفاف دیگر نگاه کند و آن شئی شبیه قطعه تحتانی یک کره باشد در حالیکه طرفمحدب آن بطرف چشم باشد او خواهد توانست حروف را بهتر ببیند و حروف بزرگتر بنظر خواهند آمد.بنابراین چنین وسیله ای میتواند برای همه مفید باشد و آنهایی که چشمانشان ضعیف تر می باشد خواهند توانست حروف را بهتر ببینند حتی اگر حروف خیلی کوچک باشند .

درسال 1289 در یک کتاب با عنوان Trait decon unit dela famille di popozo نوشته شده که من بقدری در اثر کهولت ناتوان شده ام که بدون وسیله ای که به نام عینک معروف است نمیتوانم بخوانم یا بنویسم . این وسیله اخیرا به افراد مسن که دچار ضعف بینایی هستند اختراع شده است و او اظهار میدارد که بیست سالی بیش نیست که هنر عینک سازی که از مفیدترین هنرهای روی زمین است کشف شده است من خودم فردی را که آنرا برای نخستین بار ساخته دیده و با او صحبت کرده ام نام نخستین ابداع کننده عینک نا شناس باقی مانده است .

نخستین تابلوی هنری شناخته که در آن عینک بکاررفته توسط Tomaso da modena در سال 1352 ترسیم شده است او دو برادر را نشان میدهد که در حال مطالعه هستنند ویکی از آنها یک شیشه بزرگ کننده را نگه داشته و دیگری عینکی بر روی بینی خود دارد اگرچه Tomasoo در این کار پیشقدم شد ولی سایر نقاشان عینک را بر روی بینی همه افراد قرار میدادند که احتمالا نشانه ای از دانش و خرد واحترام بود .
از قرن چهاردهم به بعد نقاشان چهره هایی از St. lucy را رسم کرده اند که اغلب عینک مخصوص خودش را با خود دارد .

یکی از مهمترین پیشرفتهایی که در ساخت عینک در قرن شانزدهم بوجود آمد معرفی عدسیهای مقعر برای اصلاح نزدیک بینی بود Pop leox که خودش نزدیک بین بود از عینکهای مقعر در هنگام شکار استفاده نمد و ادعا نمود که این عینک او را قادر ساخته تا از همراهانش بهتر ببیند .

نخستین عدسیهای عینک از جنس کوارتز بودند زیرا شیشه هنوز ابداع نشده بود عدسیها بر روی فریمهایی از جنس استخوان و فلز و حتی چرم سوار می شدند . استفاده از عینک ازایتالیا به کشورهای دیگر مانند فرانسه . آلمان و اسپانیا نیز گسترش یافت در انگلستان در سال 16299 یک شرکت عینک سازی تاسیس شد در آرم آن سه عدد عینک دیده می شود وشعار اینست : امکانی جدید برای افراد مسن .

از لحظه ای که عینک اختراع شد مشکلی وجود داشت که تقریبا برای 350 سال حل نشده باقی ماند :"چگونگی قرار گرفتن عینک بر روی صورت" با تمام پیشرفتهایی که در طی سالها صورت پذ یرفت فرم عینک یکی از بهترین نمونه های ضعف مهندسی طراحی بود.
مرکز ثقل و مرکز چرخش خیلی از هم دور بودند وبنابراین امکان نگهداری عدسیها در جایگاه دلخواه وجود نداشت فریمها تا حد زیادی به بینی اتکا داشتند که از نظر اندازه شکل و سفتی در بین افراد مختلف متغیر بود و همینطور به گوش که از نظر تقارن و شکل محافظ غضروفی آن ودر میزان مویی که بین فریم و گوش وجود دارد متغیر بود .
برای این عینک لازم بود که صفحه عدسیها عمود بر محور بینایی باشد اگرچه که این امر از نظر هندسی تنها برای یک جهت نگاه امکان پذیر است( ودر سایر جهات نگاه تغییراتی در قدرت اسفروسیلندر روی می دهد)

همچنین لازم است تا مرکز اپتیکی هر عدسی دقیقا در مرکز هر مردمک قرار داده شود و ظاهرا این امر غیر ممکن است زیرا چشم ها دائما حرکت می کنند و انواع حرکات مختلف را نشان می دهند .
عینک سازان اسپانیایی در قرن هفدهم نوارهای حریری را امتحان کردند که می شد آنها را به فریم متصل نمود و سپس آنرا بدور گوش حلقه زد میسیونر های ایتالیایی واسپانیایی مدلهای جدید عینک را به چین منتقل کردند چینی ها قطعاتی از سرامیک یا فلز را به جای نوارهایی که بدور گوش حلقه می شد بکار بردند این ابداع بلافاصله در همه جا منتشر شد .

در سال 1752 Jamer Ayscough در آخرین اختراع خودش عینکی با دسته های دارای لولای دوگانه را تبلیغ نمود این عینک بسرعت در همه جا انتشار یافت ودر نقاشی ها ،کتب و کاریکاتور های این دوره بوفور یافت می شود .عدسیها از شیشه رنگی و یا شیشه ساده ساخته می شدند.

Ayscough احساس نمود که شیشه سفید اثرات خوبی بر روی چشم ندارد وبه همین دلیل شیشه های آبی و سبز را توصیه نمود .مردان وزنان اروپایی بویژه فرانسویها در مورد استفاده از عینک خیلی خویشتن داری بخرج می دادند اشراف پاریس تنها عینک را در پنهان استفاده می کردند مردم انگلستان و فرانسه از عینک های که براحتی پنهان می شد استفاده می کردند اما در اسپانیا عینک در میان همه اقشار رایج بود زیرا مردم فکر می کردند که عینک باعث می شود آنها مهمتر وبا وقارتر بنظر آیند.

آمریکاییهای استعمار گری که مسن و یا دوربین بودند عینک را از اروپا وارد نمودند عینک اساسا مخصوص استعمارگران باسواد و صاحب نفوذی بود که نیاز به یک وسیله باارزش و گرانبها داشتند در اوایل سده هجدهم قیمت عینک در حدود 200 دلار بود .
بنیامین فرانکلین در سال 1780عینک های دو کانونی را ابداع نمود او بعدها نوشت : من دو عدد عینک قدیمی داشتم که یکی را برای مطالعه و دیگری را برای دیدن مناظر دور بکار می بردم وقتی که در یافتم که این تغییر عینک ها برایم مشکل آفرین است من شیشه های هر دو عینک را نصف کردم ونیمی از هر کدام را در یک فریم جای دادم بدین ترتیب من همیشه از یک عینک استفاده می کنم وتنها کافیست که چشمانم را بالا یا پایین ببرم تا بتوانم هم دور و هم نزدیک را ببینم . عدسیهای عینک دو دید در نیمه نخست قرن نوزدهم پیشرفت کمی پیدا نمودند واژه دو کانونی و سه کانونی توسط Isaac Hawkins که عینک های سه کانونی را در 1827 معرفی نمود ابداع شدبین سالهای1781 و 1789 عینکهای نقره ای با دسته های لغزنده در فرانسه ساخته شد ولی گسترش عمومی آن تا قرن نوزدهم طول کشید .
Monocle که در ابتدا eye ring نامیده می شد در سال 1800 در انگلستان معرفی شد . یک جوان اتریشی به نام Jf.Voigtlander که اپتیک را درلندن فرا گرفته بود ایده Monocle را با خود به آلمان برد او در سال 1814 شروع به ساخت Monocle در وین نمود و آنرا منتشر نمود نخستین استفاده کنندگان از مردان طبقات بالا جامعه بودند بعد از جنگ جهانی اول از اعتبار آن کاسته شد که البته بی ارتباط با ارتش آلمان نبود .
loregnete دو عدسی در یک فریم بود که استفاده کننده آنرا با یک دسته طرفی نگه می داشت یکی دیگر از ابداعات قرن هجدهم بود ( توسط یک انگلیسی به نام Adams ) فریم ودسته اغلب بطرز هنرمندانه ای تزئین می شد زیرا توسط خانمها مورد استفاده قرار می گرفت و بیشتر به عنوان یک وسیله تزئینی مورد استفاده قرار می گرفت تا یک وسیله کمک بینایی و تا پایان قرن نوزدهم همچنان رایج بود .

عینک های پنسی یا Pince-nez در دهه 1840 پدیدار گشتند ولی این در نیمه دوم قرن نوزدهم بود که تحول عمده ای در رواج این عینک ها در میان مردان و زنان بوجود آمد
در قرن نوزدهم مسئولیت انتخاب لنز صحیح برعهده مشتری بود حتی وقتی که از عینک ساز خواسته می شد که لنز صحیح را برای آنها انتخاب نماید او این کار بصورت تصادفی و اتفاقی انجام می داد .
در شروع قرن بیستم دکتر Norburne Jenkins در ژورنال اپتیک نوشت : استفاده از عینک در خاج از خانه یک ضرورت است عینک برای خانمها چندان جذاب نیست در واقع بیشتر مردم آنرا تحمل می کنند زیرا به آنها گفته می شود که استفاده تمام وقت از آن تنها راه جلوگیری از بروز مشکلات جدی برای چشم است .

علیرغم این نوع اظهار نظر ها انواع متعددی از عینک و لوازم اپتیکی در دسترس بودند و در محلهای عمومی مورد استفاده قرار می گرفتند عینک های دارای شیشه های گرد بزرگ و با فریم هایی از لاک لاک پشت در سال 1914 رایج گشتند .

اکنون زمانی فرا رسیده بود که انسان بجای اینکه از داشتن عینک خجالت زده باشد واقعا از داشتن آن احساس غرور کند عینک های بزرگ مدور و عینک های پنسی در قرن بیستم نیز مورد استفاده قرار گرفتند در دهه سی تاکید زیادی برروی مدل عینک می شد وانواع مختلفی از فریم های عینک در دسترس بودند .

در 1938 Rosenthal نوشت که عینک های پنسی هنوز توسط پیرزنان و پیرمردان مورد استفاده قرار می گیرد و توسط عده کمی در ایالات متحده بکار برده می شود در دهه سی استفاده از عینک های افتابی بسیار فراگیر شد. بارها ملاحظه کرده ایم که بچه ها با استفاده از یک ذره بین می توانند آتش روشن کنند و یا پیر مردها برای خواندن قرآنهای با خطوط ریز از ذره بین استفاده می کنند. همه اینها نوعی عدسی محدب است. مثلا در مورد اول با استفاده از عدسی پرتوهای خورشید در یک نقطه روی کاغذ یا یک ماده قابل اشتغال متمرکز می گردند و به این طریق دمای این نقطه بالا رفته و لحظه ای فرا می رسد که آن ماده یا کاغذ آتش می گیرد. بنابراین می توان گفت که خصوصیت بارز این نوع عدسیها همگرا کردن یا جمع نمودن پرتوها در یک نقطه است. در عدسیهای همگرا ، لبه ها نازک تر از وسط آن هستند و بطور معمول برای کاربردهای مختلف به شکلهای گوناگون دو کوژ ، کوژ تخت و هلالی همگرا ساخته می شوند.

ویژگیهای عدسیهای محدب
محور اصلی
در حالت کلی عدسی از دو سطح کروی تشکیل شده است که هر کدام از این سطوح قسمتی از سطح یک کره کامل است. خطی که مراکز این کره ها را به یکدیگر وصل می کند، محور اصلی نام دارد. نقطه میانی عدسی را که روی محور اصلی قرار دارد، مرکز نوری می گویند. اگر بوسیله چراغ یا هر وسیله دیگری یک پرتو نوری را بر مرکز نوری عدسی بتابانیم، ملاحظه می کنیم که پرتو بدون انحراف از مسیر اولیه، از طرف دیگر عدسی خارج می شود.

کانون عدسی محدب
هرگاه یک دسته پرتو موازی با محور اصلی بر سطح عدسی بتابانیم، پرتوها بعد از شکست در عدسی و عبور از آن در طرف دیگر ، در یک نقطه روی محور اصلی همدیگر را قطع می کنند. این نقطه را کانون عدسی محدب می گویند. بدیهی است که عدسی باید دارای دو کانون باشد. چون از هر دو طرف می توان پرتوها را بر سطح آن تابانید. فاصله این نقطه ها از عدسی را فاصله کانونی عدسی گویند. در عدسیهای محدب فاصله کانونی را مثبت فرض می کنند.

تشکیل تصویر در عدسیهای محدب
فرض کنید یک عدد شمع روشن بصورت عمود بر محور اصلی و به فاصله معین P از آن قرار دارد. حال اگر از انتهای شمع خطی را بصورت موازی با محور اصلی عدسی بر سطح آن رسم کنیم، این خط با فرض اینکه بیانگر یک پرتو نوری است، باید بعد از عبور از عدسی در طرف دیگر ، از کانون بگذرد. حال خط دوم یا پرتو دوم را بر مرکز نوری عدسی می تابانیم. بدیهی است که این پرتو ، پرتو اولیه را در یک نقطه قطع می کند. حال اگر از این نقطه عمودی بر سطح محور اصلی رسم کنیم، خط حاصل بیانگر تصویر شمع در عدسی محدب خواهد بود.

خوصیات تصویر در عدسیهای محدب
1. از آنجا در این نوع از عدسیها تصویر ، از پرتوهای شکسته شده ، و در طرف دیگر آن تشکیل می شود، لذا تصویر آن مجازی خواهد بود. بدیهی است که اگر جسم در فاصله بین کانون و عدسی قرار گیرد، در این صورت تصویر حاصل مجازی خواهد بود. بنابراین برای داشتن تصویر حقیقی باید جسم در فاصله بزرگتر از فاصله کانون قرار داشته باشد.
2. اگر جسم در روی کانون قرار گیرد، در اینصورت پرتوهای شکسته شده همدیگر را در هیچ نقطه ای قطع نمی کنند. لذا اصطلاحا گفته می شود که تصویر در بینهایت تشکیل می گردد. بدیهی است که اگر جسم در بینهایت فرض شود، تصویر آن روی کانون خواهد بود.
3. اگر جسم در فاصله کوچکتر از فاصله کانونی قرار داشته باشد، تصویر جسم علاوه بر مجازی بودن مستقیم نیز خواهد بود. اما اگر فاصله جسم از عدسی بزرگتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت تصویر حقیقی بوده ولی وارونه خواهد شد.
4. اگر جسم در فاصله کوچکتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت اندازه تصویر کوچکتر از خود جسم خواهد بود و لذا عدسی خاصیت ذره بینی نخواهد داشت. اما اگر فاصله جسم از عدسی بزرگتر از فاصله کانونی باشد، در این صورت اندازه تصویر بزرگتر خواهد بود و عدسی نقش ذره بین را خواهد داشت.
فرمول عدسیها
در همه انواع عدسیها اگر فاصله شی از عدسی را P و فاصله تصویر از عدسی را q و فاصله کانونی را f فرض کنیم، فرمول عدسی بصورت زیر خواهد بود:

بدیهی است که علامت کمیتهای فوق در صورت مجازی بودن منفی و در صورت حقیقی بودن مثبت است. اما در عدسیهای محدب فاصله کانونی همیشه مثبت است. مقدمه
عدسی اسبابی نوری است که دارای دو سطح شکننده پرتو است. معمولی ترین عدسیها از دو سطح کروی تشکیل شده است، که فاصله این دو سطح در مقایسه با ابعاد دیگر عدسی بسیار کوچک است. عدسیها می توانند با توجه به نوع قرار گرفتن سطوح کروی به صورت عدسی واگرا یا مقعر و عدسی همگرا یا محدب باشند. در عدسی مقعر ، اگر پرتوهای موازی به این عدسی بتابانیم، بعد از شکست از هم دور شده و به اصطلاح واگرا می شوند. به همین دلیل این نوع از عدسیها را واگرا نیز می گویند. معمولا لبه این نوع عدسیها پهن تر از وسط آن است و به شکلهای مختلف دو کاو ، کاو تخت و هلالی واگرا ساخته می شوند.

ویژگیهای عدسی مقعر
محور اصلی
گفتیم عدسی از دو سطح کروی تشکیل شده است. بنابراین هر سطحی که قسمتی از آن یک کره کامل است، دارای یک مرکز خواهد بود. حال اگر بوسیله خطی مراکز این دو سطح کروی را به یکدیگر وصل کنیم، خط حاصل را محور اصلی می گویند. نقطه میانی عدسی را که روی محور اصلی قرار دارد، مرکز نوری عدسی می نامند. اگر پرتوی را به مرکز نوری عدسی بتابانیم، این پرتو بدون انحراف از عدسی خارج می شود.

کانون عدسی مقعر
اگر یک دسته پرتو را موازی با محور اصلی بر سطح آن بتابانیم، پرتوها بعد از شکست در عدسی و عبور از آن طوری از هم دور می شوند که امتداد آنها از یک نقطه روی محور اصلی بگذرند. یعنی این پرتوها بعد از عبور از عدسی از هم فاصله می گیرند. حال اگر امتداد این پرتوها را رسم کنیم، در یک نقطه روی محور اصلی همدیگر را قطع می کنند. این نقطه را کانون عدسی می گویند. با توجه به اینکه می توان دسته پرتوهای نور از طرف (راست یا چپ) بر سطح آن تابانید ، لذا عدسی دارای دو کانون است. فاصله کانون از مرکز نوری را فاصله کانونی می گویند. هر گاه پرتو نور طوری به یک عدسی مقعر بتابد که بعد از برخورد به عدسی ، امتداد آن را از کانون بگذرد، پرتو شکست آن موازی محور اصلی خواهد بود. فاصله کانونی عدسی مقعر چون منفی در نظر گرفته می شود، لذا عدسی مقعر را عدسی منفی نیز می گویند.
تصویر در عدسیهای مقعر
فرض کنید شئی بصورت عمودی با ارتفاع y که از ارتفاع عدسی بیشتر نیست، برروی محور اصلی قرار دارد. از انتهای این شی دو پرتو ، یکی به صورت موازی با محور اصلی و دیگری به مرکز نوری عدسی رسم می کنیم. می دانیم که هرگاه پرتوی به مرکز نوری عدسی بتابد، بدون انحراف در همان جهت اولیه خود از آن خارج می شود. اما پرتوی که به صورت موازی به سطح عدسی می تابد، در طرف دیگر واگرا می گردد. اگر امتداد این پرتو را رسم کنیم، در طرف شی ، پرتو اول را که به مرکز نوری رسم شده است، در یک نقطه قطع می کند. حال اگر از این نقطه خطی عمود بر محور اصلی رسم کنیم، خط حاصل تصویر شی خواهد بود.
ویژگی تصویر در عدسیهای مقعر
1. از آنجا که تصویر از امتداد پرتوهای شکست حاصل شده است، لذا تصویر را مجازی می گویند. بنابراین تصویر در عدسی مقعر ، مجازی است. به بیان دیگر ، اگر شی را با AB و تصویر آن را با ´A´B نشان دهیم، با قرار گرفتن چشم در مسیر پرتوهای شکست ، شی AB در محل ´A´B به نظر می رسد.
2. جسم در هر فاصله ای از عدسی که قرار داده شود، اندازه تصویر کوچکتر از عدسی خواهد بود.
3. تصویر شی در عدسی مقعر مستقیم است و در فاصله ای کمتر از فاصله کانونی دیده می شود. به بیان دیگر می توان گفت که تصویر شی وارونه نمی شود.
رابطه عدسیهای مقعر
در مورد عدسیهای مقعر اگر فاصله شی تا عدسی را با P و فاصله تصویر از عدسی را با q و فاصله کانونی را با f نشان دهیم، در این صورت فرمول عدسیهای مقعر به صورت زیر در می آید:

با توجه به اینکه در عدسیهای مقعر فاصله کانونی منفی است، لذا در عبارت فوق f منفی خواهد بود و با در دست داشتن P (فاصله شی از عدسی) می توان فاصله تصویر از عدسی را محاسبه نمود.
بزرگنمایی در عدسیها
در همه عدسیها نسبت بزرگی تصویر به بزرگی شی را به عنوان بزرگنمایی تعریف می کنند. به عنوان مثال اگر y طول شی و ´Y طول تصویر باشد، بزرگنمایی برابر خواهد بود.
ضریب شکست (محیط های همگن)
پدیده های روز مره شکست

مشاهدات تجربی و آزمایشات نوری نشان می دهد که وقتی نور از یک محیط بر محیطی متفاوت از اولی می تابد مسیر اولی خودش را دنبال نمی کند:

* اگر در کنار استخر آب بیاستید قامت خود را در آب کج می بینید.
* اگریک نی را وارد یک لیوان آب بکنید و از بیرون به داخل لیوان نگاه کنید نی را خم شده حس می کنید.
* درختان کنار رودخانه در داخل آب تصویر کجی دارند.
* غواص های داخل آب باید از شکسته شدن مسیر نور در بین محیط ها با خبر باشند و الا ایستکاه اولیه خود را پیدانمی کنند. و هزاران پدیده دیگر
چرا شکست اتفاق می افتد؟
انتشار نور در محیط ها به کمیات فیزیکی محیط ها وابسته است وقتی نور از محیطی با گذر دهی الکتریکی (e1) و تراوایی مغناطیسی (m1) به محیطی با گذر دهی الکتریکی (e2 ) و تراوایی مغناطیسی (m22) گذر می کند با یک کمیات فیزیکی محیطی جدیدی روبرو می شود و سرعت غیر یکسانی در این دو محیط دارد از طرفی تغییرات سرعت هم با کمیات محیط (e,m)در ارتباط هست هم با کمیت اصلی محیط ضریب شکست (n)در ارتباط هست.پس ضریب شکست که از کمیات مهم نوری به حساب می آید از محیطی به محیط دیگر تعییر می کند بنابراین سرعت و مسیر پرتو نیز تغییر خواهد کرد.

محاسبه الکترومغناطیسی ضریب شکست
در حالت کلی از دید الکترو مغناطیس ( طیف الکترومغناطیسی ) ضریب شکست عبارتست از نسبت سرعت نور در خلا به سرعت نور در آن محیط بنابراین دراین رابطه (n=C/V ) ضریب شکست(n) و با حاصلضرب تراویایی نسبی مغناطیسی (km) و ضریب دی الکتریک (k)محیط مادی نسبت عکس مجذوری دارد.

اکثر محیط های نوری شفاف هستند. برای محیط های شفاف نوری ، خاصیت مغناطیسی چندان مطرح نیست در این صورت ضریب شکست با جذر ضریب دی الکتریک داده می شود.(n=sqrt2{k})

چون میزان قطبش محیط های مادی متفاوت است و ضریب دی الکتریک با قطبش درارتباط است بنابراین ضریب شکست محیط ها از خواص الکتریکی بیشتر تاثیر می پذیرد. در اکثر گازها این مقدار ثابت است در اجسام غیر قطبی نیز جواب ها دقیق هستند امّا در موادی با مولکولهای قطبی مثلا آب و الکل و… این بستگی رادیکالی عوض می شود و آنهم به خاطر بالا بودن قطبش پذیری این اجسام است.

وابستگی فرکانسی ضریب شکست
ضریب شکست به فرکانس تابش وابسته است و این ویژگی برای همه محیط های نوری شفاف صادق است تغییر ضریب شکست در محیط مادی با فرکانس راپاشندگی ماده گویند. در چنین موادی دو حالت ممکن است اتفاق بیافتد اگر وابستگی از درجه اول طول موج باشد جذب نور نداریم. مانند پاشندگی شیشه درمنشور ها که سبب تجزیه نور به رنگ های مختلف می شود. اگر مرتبه وابستگی بالاتر باشد مواد علاوه از پاشندگی جاذب نور نیز خواهند بود. این پاشندگی هست که سبب انحراف مسیر پرتو ها در گذر از محیط های مختلف می گردد چون میزان پاشندگی برای محیط های،مختلف متفاوت است.

این وابستگی گاهی مفید و گاهی زیانبار است مثلا در عدسی ها ابیراهی ها را سبب می شود و وضوح، دقت و کیفیت تصویر را کاهش می دهد و در منشور سبب تجزیه نور یک منبع به خطوط طیفی سازنده نورش می کند. در حالت کلی برای تشریح پاشندگی بایستی حرکت واقعی الکترونها( حرکات کاتوره ای یا]براونی] " را در اثر ""بر هم کنش آنها با نور در محیطی که نور بر آن محیط می تابد و در آْن منتشر بررسی نمود.

در محاسبه میزان پاشندگی برای یک ماده ضرایب شکست فرانهوفر (ضرایب شکست در طول موج های فرانهوفر) لازم می شود. و نیز برای برخی سیستم ها دو نوع ضریب شکست داریم که در مبحث کریستالهای دو شکستی تشریح خواهیم کرد. از روی ضریب شکست مواد کاتالوگ هایی ساخته اند تا مواد را به راحتی بتوان در دستگاه های نوری مورد استفاده قرار داد. به عنوان نمونه ضریب شکست چند ماده را در زیر می آوریم.
هوا (بایک اتمسفر فشار) 1.0002926
* شیشه 1.5 تا 1.7
* آب 1.33
* الکل اتیلیک 1.36

پدیده دومی که علاوه بر بازتاب در دستگاههای نوری مهم می باشد شکست هست.

* آیا از خود پرسیدید که چرا وقتی چوبی را وارد آب استخر می کنیم از بیرون کج دیده می شود؟
* پرتوهایی که از یک عدسی می گذرد از مسیر اولیه اش منحرف می شود؟
* تیری را که از پشت شیشه ای به یک نقطه ای هدف گیری کنیم، به هدف نمی خورد؟ و ….

در سیستمهای نوری در برخی ساختارها حضور شکست مفید است و در برخی از سیستمها ایجاد مزاحمت (مثلاً اعوجاج) و … می نماید. در منشورها این شکست نور است که با انحراف از مسیر اولیه نور سفید را به ما می دهد و … . نورهای اجسام خارجی که توسط عدسی خود چشم و برای چشم های بیمار با همکاری عینکها روی شبکیه چشم جمع می شوند و تشکیل تصویر می دهند. این تغییر امتداد مسیر پرتوها در عینک و عدسی چشم همان پدیده شکست است. چون تمام سطح به سطوح کوچک تخت و کروی با هندسه معین می شوند. ما نیز سطوح اپتیکی سیستمها را به این دو سطح محدود می کنیم.
شکست در سطوح تخت
شکست نور در شیشه (تیغه نازک) را بررسی می کنیم: وقتی نور به شیشه می تابد چون طرفین آن هوا (یا محیطی) با جنس یکسان است. مثلا طرفین تیغه شیشه ای هوا باشد در سطح اول مقداری منحرف می شود، این شکست اولیه یک جابجایی داخلی را برای این نور سبب می شود و در سطح دوم دوباره یک شکست دیگری پیدا کرده و امتداد اولیه خود را می یابد. پدیده شکست در مرز مشترک محیطها از قانون اسنل تبعیت می کند.
(n1 sin (i) = n2 sin (r

شکست در سطوح کروی
در سیستمهای نوری با اجزای نوری همچون آینه ها ، عدسیها ، منشورها و … قوانین اسنل مربوط به شکست و انعکاس مسیر پرتو را می دهد. اگر سطح کروی ما یک دیوپترهای کروی (سطح شکست کروی) باشد که دو محیط با جنسهای مختلف نوری را از هم جدا می کند باشد. مثلاً از یک ستاره ای در بینهایت نور به یک دیوپتر کروی بتابد، هم در بی نهایت است. و پرتوهای تابش موازی هم می آیند و موازی محور اصلی دیوپتر به قسمتهای مختلف آن می خورند و بعد از شکست در دیوپتر خود یا امتدادهایشان از کانون دیوپتر عبور می کنند که محل تقاطع نقطه منفردی است و نیز شکست دو مرحله ای منشورها که طیف سالم و دقیق نور سفید را ایجاد می کنند.

شکست دو مرحله ای
در تیغه های متوازی السطوح و کلا شیشه های (دیوپترهای) با ضخامت معین شکست در سطح اول و شکست در سطح دوم داریم. برای تیغه متوازی السطوح همانند شیشه نازک ساده فقط یک جابجایی داخلی برای پرتو اتفاق می افتد، امّا برای منشورها و غیره علاوه از جابجایی داخلی امتداد پرتو نیز عوض می شود دیو پتر های ضخیم نیز همین حالت را دارند.

در ساختمان طیف سنجهای نوری ، منشورها حضور دارند در مسافت یاب منشوری یافت می شوند در دستگاههای رادیولوژی جهت جابجایی داخلی کاربرد دارند. در ساختمان موجبر نوری در تداخل سنجها در برخی سیستمهای اندازه گیری سرعت نور این پدیده به عنوان مکانیزم دستگاه عمل می کند.
* دید کلی:
* انواع دوربین:
* دوربین زمینی:
* دوربین نجومی:
* دوربین نیوتن :
* دوربین عکاسی :
* دوربین های پیشرفته :
* مباحث مرتبط با دوربین ها:

دید کلی:

ما برای دیدن اجسام دور از دوربین دو چشمی استفاده می کنیم ، که به اختصار به آن دوربین می گویند. دوربین از یک عدسی شیئی بافاصله کانونی بزرگ و یک عدسی چشمی با فاصله کانونی کوچک تشکیل یافته است. این عدسی ها اجسام دوری را که کوچک دیده می شوند، نزدیکتر ولذا بزرگتر نشان می دهند.همجنین قدرت تفکیک را بالا می برند یعنی دو نقطه روی جسم دور که بدون دوربین بصورت یک نقطه دیده می شدند ، با درشتنمایی که دوربین اعمال می کند، جدا از هم دیده می شوند.

از آنجا که جسم درفاصله زیادی از دوربین قرار دارد، می توانیم تصور کنیم که عدسی شیئی نور را از بینهایت دریافت می کند. این عدسی تصویری حقیقی و معکوس از جسم، روی سطح کانونی خود تشکیل می دهد، عدسی چشمی از این تصویر، تصویری مجازی و مستقیم در فاصله بین حداقل روئیت و حداکثر روئیتناظر"عمق دید) تشکیل می دهد، از این رو تصویر حاصل از دوربین تصویری معکوس خواهد بود.

انواع دوربین:

* دوربین زمینی( دوربین گالیله ، دوربین دو چشمی منشوری )
* دوربین نجومی
* دوربین عکاسی
* دوربین فیلمبرداری
* دوربین های طیف نامرئیِ
* دوربین های مادون قرمز
دوربین زمینی:

در این نوع دوربین باید تصویر نهایی مستقیم باشد. سه روش برای این کار وجود دارد:

* اضافه کردن یک عد سی به سیستم:
می توانیم یک عد سی کمکی، مابین عد سی شیئی و چشمی قرار دهیم تا تصویر نهایی را بصورت مستقیم ببینیم. این عد سی باید یک عد سی همگرا کننده باشد.

* استفاده از منشور:
در این روش در مسیر پرتوها دو منشور بکار می برند، که در وضعیت بازتابش داخلی کلی هستند و می توانند پرتوها را به یکدیگر نزدیک"کانونش پرتوها) و آنها را جابه جا کنند ، در نهایت تصویر مستقیمی از شیی ایجاد کنند. از این روش اغلب در دوربینهای دو چشمی استفاده می شود.

* استفاده ازدوربین گالیله:
دراین نوع دوربین عدسی چشمی را از یک عدسی واگرا کننده و عد سی شیی را ازیک عدسی همگرا کننده انتخاب می کنند. عدسی شیئی، تصویری حقیقی و معکوس از جسم دور را در کانون خود تشکیل می دهد، عدسی چشمی تصویر نهایی را بصورت مستقیم و مجازی در عمق دید ناظر تشکیل می دهد.

دوربین نجومی:

در دوربین نجومی هر دو عدسی چشمی و شیئی، عدسی های محدب هستند. عدسی شیئی دارای فاصله کانونی زیاد است و تصویر شیی دور را روی سطح کانونی خود تشکیل می دهد، عدسی چشمی از این تصویر، تصویری مجازی در فاصله بین حداقل و حداکثرروئیت تشکیل می دهد. در این دوربین ها نیازی به مستقیم کردن تصویرنهایی نیست.

دوربین نیوتن:

هر اندازه قطر سطح مقطع عدسی شیئی ( که برابر قطردهانه دوربین است ) بزرگتر باشد، نور بیشتری وارد دوربین می شود وتصویر جسم دور روشنتر می شود. در این نوع دوربین ها برای دیدن تصویر نهایی از یک آینه کوچک تخت مورب که در فاصله کانونی آینه مقعر قرار دارد، استفاده می شود. این آینه تصویر جسم دور را در پشت عدسی چشمی تشکیل می دهد. این نوع دوربین را دوربین نیوتن یا دوربین بازتابی می گویند.
دوربین عکاسی:

دوربین عکاسی از یک جعبه تاریک تشکیل شده که بر جدارهای آن یک عدسی محدب با فاصله کانونی ثابت قرار دارد. در جدار مقابل این عدسی فیلم و بین فیلم و عدسی دیافراگم وجود دارد. علاوه بر این دوربین ، به دستگاه تنظیم فاصله ، شاتر یا بندان، نورسنجطیف سنج) و منظره یاب مجهز است.
دوربین های پیشرفته:

با رشد حیرت انگیز علم و ظهور اپتیک مدرن اعم از اپتیک هندسی ، اپتیک موجی و اپتیک کوانتومی و اختراعات جدید در اندازه گیری ها از جمله مسافت یاب های نوری و مسافت یاب های لیزری دقیق ، طیف سنج های نوین ، انواع مختلف اجزای نوری با کیفیت بالا ، مباحث نوین علمی و کشفیات جدید ، صنعت ساخت دستگاه های نوری از جمله دوربین ها همگام با سایر شاخه های علوم پیشرفت چشمگیری یافتند.
دید کلی:

در ماهیت هندسی نور ( اپتیک هندسی ) یکی از پدیده های مهمی که در تمام سیستم های نوری اتفاق می افتد، باز تاب است:
آیا تا به حال باز تاب یا انعکاس نور از سطح آب استخر را دیده اید؟
* آیا انعکاس نور به توسط شیشه ساعت را مشاهده نموده اید؟
* آیا پدیده سراب بیابان را دیده و شنیده اید؟
هزاران پدیده طبیعی هست که حضور باز تاب را در آن می توان دید. که در سیستم های نوری ایجاد کننده تصویرحضور دارد. برای مثال فرد عینکی حتما بازتاب های نور های اضافی را از شیشه عینک خود دیده که میزان و کیفیت دید او را محدود می کند.در واقع به خاطر اینکه همه دستگاه های نوری شامل دو نوع سطح اپتیکی هستند، باز تاب ها را نیز به این دو نوع محدود می کنیم.

باز تاب از سطوح تخت:

انعکاسنور در سطح آینه تخت را به عنوان مثال مورد بررسی قرار می دهیم.وقتی نوری تحت زاویه ای معین به یک آینه تخت می تابد اگر خط عمود بر آینه را مشخص نماییم بر طبق قانون بازتاب نور (قانون ترا گسیل نور) تحت همان زاویه از سطح انعکاس می یابد.اگر (i)زاویه بین پرتو تابش و خط عمود باشدو زاویه بین پرتو انعکاس و خط عمود بر سطح آینه(یا شیشه) (r) باشد این دو زاویه برابر خواهندبود.یعنی:(i=r)

باز تاب از سطوح کروی:

دستگاه های نوری که دارای اجزای نوری گوناگونی مانند آینه، عدسی و منشور است می توان با بکار بردن قوانین باز تاب و شکست نور هندسی مسیر پرتو ها را به راحتی و بدقت بر حسب پرتوهای نور مشخص نمود که این روش رد یابی و تعقیب مسیر پرتو معین در دستگاه رد یابی پرتو نام دارد.

سطح کروی ما می تواند یک سطوح آینه های کروی یا سطح شکست کروی ( دیو پتر کروی ) که دو محط نوری را از هم جدا می کند،باشد. مثلااگر جسم نورانیآینه مقعر را در بینهایت در نظر بگیریم. پرتو هایی که از آن موازی محور اصلی آینه به آینه می تابد در حین بازتاب، تمام پرتو های باز تابی از کانون می گذرند.

باز تاب دو مرحله ای:

در تیغه های متوازی السطوح یک پرتو از جسم بر تیغه می تابد. یک مرحله باز تاب در سطح اول صورت می گیرد و باز تاب دوم مربوط به پرتوی است که در داخل تیغه در جهت مسیر پرتو شکست یافته از سطح اولیه طی مسیر کرده و از سطح دوم تیغه باز می تابد و دوباره به سطح اول که بر می گردد ازآن خارج می شود.

البته بازتاب سطح دوم که به سطح اول بر می گردد مقداری از این پرتو دوباره به داخل تیغه بازتاب مجدد می کند و مقداری با شکست از داخل تیغه خارج میشود و با پیگیری امتداد پرتوهای خروجی از تیغه پدیده تداخل و فریزهای روشن و تاریک شکل می گیرد و تیغه به عنوان موجبر نوری برای پرتوی داخلی است که در طول تیغه هدایت می یابد .
کاربرد در دستگاه های نوری:

در تلسکوپ های بزرگ دنیا از جمله تلسکوپ هابل و …. جهت کانونی کنندگی نورهای خورشید و ستارگان و سیارات مورد استفاده قرار می گیرد . در اکثر سیستم های مخابراتی جهت کانونی کنندگی امواج تلویزیونی و امواج رادیویی در سیستم های گیرنده بکار رفته است در سیستم برخی مسافت یاب های نوری کاربرد دارند و در شیشه های رفلکس یا نیم نقره اندود از این فرایند استفاده شده است و ….. به منظور تولید شیشه ، سالانه ، مقادیر بسیار زیادی ماسه شیشه ، سدیم کربنات ، سدیم سولفات ناخالص و غیره مورد نیاز است. در این مقاله منابع تهیه این مواد و علت استفاده از آنها ذکر می شود.

ماسه شیشه
ماسه لازم برای تولید شیشه باید تقریبا کوارتز خالص باشد. در بسیاری موارد ، منطقه ته نشینی ماسه شیشه ، محل کارخانه شیشه سازی را تعیین کرده است. برای ظروف غذاخوری ، مقدار آهن موجود در ماسه نباید از 45% و برای شیشه اپتیکی نباید از 0.0155% تجاوز کند، چرا که آهن تاثیر نامطلوبی بر رنگ اغلب شیشه ها دارد.
سودا
Na2 یا سودا اصولا از سدیم کربنات چگال ( Na2CO3 ) تامین می شود. سایر منابع عبارتند از سدیم بی کربنات ، سدیم سولفات ناخالص و نیترات سدیم. نیترات سدیم برای اکسایش آهن و شتاب دادن به عمل ذوب نیز مفید است. منابع مهم آهک (CaO) سنگ آهک و آهک پخته حاصل از دولومیت(CaCO3.MgCO3 ) است که خود MgO را نیز وارد عمل می کند.
فلدسپار
این مواد دارای فرمول کلی R2O. Al2O3 . 6SiO2 هستند که در آنها R2O ، معرف Na2O یا K2O یا مخلوطی از این دو است. این مواد در مقایسه با اکثر مواد دیگری که منبع Al2O3 هستند، مزایای بسیاری دارند. فلدسپارها ارزان ، خالص و گدازپذیرند و کلا" از اکسیدهای ایجاد کننده شیشه تشکیل شده اند.

بوراکس
بوراکس به عنوان یک جزء ترکیبی فرعی ، هم Na2O و هم اکسید بوریک را برای شیشه تامین می کند. هر چند که از بوراکس به ندرت در شیشه پنجره یا شیشه جام استفاده می شود، اما اکنون این ماده ، عموما در انواع خاصی از شیشه بطری ها بکار می رود. یک نوع شیشه بوراتی با ضریب شکست بالا نیز وجود دارد که در مقایسه با شیشه های قبلی ، مقدار پراش نور آن کمترو ضریب شکست نور در آن بالاتر است و شیشه اپتیکی باارزشی بشمار می رود.

سدیم سولفات ناخالص
این ماده که مدتها مانند سایر سولفاتها نظیر آمونیوم سولفات و باریم سولفات ، یک جزء ترکیبی فرعی در شیشه تلقی می شد، غالبا در تمام انواع شیشه بکار می رود. این ماده ، کف موجود در کوره های مخزنی را که ایجاد مشکل می کند، حذف می نماید. برای کاهش سولفاتها به سولفیتها ، از کربن استفاده می شود.

طاقهای آجری کوره از جنس سیلیس که استفاده از آن در صنعت ، اقتصادی است، عمدتا تعیین کننده دمای عملیات کوره است. تاریخچه شیشه و شیشه گری در ایران
این شیشه با شیشه ای که مصریها از گداز دُر کوهی و قلیا بدست می آوردند فرق داشته است و شیشه ای که در بین النهرین وجود داشته پس از هزار سال…

شیشه گری یکی از قوی ترین هنرهای سنتی در ایران به شمار می رود
این هنر سنتی قدمت طولانی در تاریخ زندگی بشر داشته است در حقیقت شیشه به عنوان عجیب ترین ماده است که در ابتدا بشر با آن آشنا شد.
پس از آشنایی بشر با شیشه برخی از مردم به فکر استفاده از آن برای ساخت مواد مورد نیاز در زندگی خود افتادند از این رو تلاش کردند تا در ابتدا شیشه را صیقل دهند و از ان استفاده نمایند.
با صیقل دادن شیشه نتوانستند مواد گسترده ای را بدست آوردند بنابراین شیشه را ذوب کرده و آن را به صورت مهره تزئینی استفاده کردند.
استفاده از شیشه به عنوان مهره تزئینی در هزاره سوم و پیش از میلاد در میان بسیار مرسوم بود.
در طولانی سال های مختلف در کشورهای مختلف روش های فراوانی برای استفاده از شیشه مختلف می شد اما اولین شیشه های دست ساز متعلق به ایرانیان است در حقیقت اولین شیشه های دست ساز در دوره اشکانیان در ایران ساخته شده است.
ظروف شیشه ای در اوایل دوره اسلامی بیشتر شامل بطری، قوری، گلدان، و نیز فنجان بوده است که البته ساخت این ظروف نشان دهنده آن است که ایرانیان همیشه تفکر ساخت لوازم مورد نیاز خود را داشته اند.
یکی دیگر از متون مرتبط با شیشه در دوران اسلامی، حکاکی روی شیش هاست که البته برخی ها آن را برش بر روی شیشه هم می نامند.
با برش دادن شیشه کم کم روشهای تزئینی بر روی شیشه رواج پیدا کرد و در دوره سلجوقیان روش های تزئینی مختلفی نیز برای زینت بخشیدن به شیشه متداول شد.
ذوب شیشه، و سپس تراشیدن آن و در دوره ای کوتاه رنگ زدن آن بشر را به فکر آن انداخت که استفاده های دیگری نیز از شیشه انجام دهد بنابراین شیشه را با ترکیب های مختلف و نیز تلفیق های متفاوت به عنوان هنری سنتی هم ارائه داد.
در دوره صفویان بلورسازی در ایران به عنوان حرفه و نیز هنر رواج پیدا کرد و این هنر به اوج رسید.
در دوره شاه عباس دوم دستوری مبنی بر آموزش شیشه گری با ساخت کارگاه هایی در اصفهان و شیراز داده شد.
آموزش این هنر سنتی در دوره صدارت امیر کبیر به اوج خود رسید در حقیقت در این دوره افراد زیادی برای یادگیری این هنر سنتی روی آوردند چرا که با فراگیری فنون شیشه گری می توانستند از آن به عنوان هنر صنعت استفاده نمایند و به نوعی امرار معاش کنند.
هنر شیشه گری در ایران با تلاشهای شیشه گران ایرانی رونق قابل ملاحظه ای پیدا کرد اما متاسفانه در دوره پهلوی این هنر سنتی با رکود عجیبی روبرو شد چرا که در آن دوران از استاد کاران آلمانی و ایتالیایی برای ساخت و ارائه آثار شیشه گری استفاده شد و شیشه گران ایرانی هیچ اثری را در آن خلق نکردند و به این ترتیب این هنر سنتی با رکود و البته بیکاری شیشه گران روبرو شد.
رکود شیشه گری در ایران از دوران پهلوی ادامه یافت تا اینکه سازمان صنایع دستی ایران برای شیشه گری کارگاههای مختلفی را تاسیس کرد و در طول دو دهه اخیر بار دیگر شاهد رونق نسبی شیشه گری در تهران هستیم و در حقیقت مهمترین مرکز شیشه گری ایران در تهران است. کارگاههای شیشه گری از جمله ساختمانهایی است که همگی به یک شکل ساخته می شود.
این ساختمان ها دارای سقف های بلند، پنجره های بزرگ رو به روی هم تشکیل شده به طوری که شیشه گر و اگر از گرمانی ناشی در هوا در کنار کوره خسته شود به راحتی می تواند از ساختمان از هر سوی خارج شود.
البته این ساختمان ها از ابتدا به طوری ساخته می شود هوا مرتباً در جریان بوده و فضای داخل کارگاه با وجود پنجره های بزرگ مرتباً خنک شود اما با وجود کوره های شیشه گری گرمای هوا اجتناب ناپذیر است شیشه گری صنعتی است که طی آن محصولاتی از طریق شکل دادن مواد معدنی ذوب شده در کوره، نظیر: سیلیس، خرده شیشه و یا ترکیبی از این دو و با استفاده از روش دمیدن با لوله مخصوص و کاربرد ابزار دستی شامل انبر – قیچی و قالب های ویژه و غیره حاصل می شود. مراحل تکمیلی و تزیینی دیگری نظیر نقاشی، تراش، آبگز نمودن، مات کردن، تلفیق با فلز و غیره را نیز دربرمی گیرد. مهم ترین مرکز ساخت محصولات شیشه دست ساز، تهران است که در آن کارگاه های متعددی به تولید محصولات شیشه ای با "روش فوتی" (= دست ساز) می پردازند.
در تعریف شیشه گفته شده است: "شیشه جسمی است شفاف و حاکی ماوراء و شکننده. شیشه مخلوطی است از سلیکات های قلیایی که از ذوب و سپس شکل دادن آن ها با دست یا قالب، پدید می آید و از آن جا که شیشه دارای شکل هندسی نیست، می توان آن را به شکل های دلخواه درآورد." شیشه را نخستین بار و پیش از هزاره چهارم پیش از میلاد فینیقی ها ساختند و سپس ملل و اقوام دیگر چون مصریان، ایرانیان، هندیان و دیگران نیز موفق به ساخت شیشه شدند.
ظرف شیشه ای به رنگ زرد صدفی با زینتی شبیه به خطوط شکسته موج دار (مکشوف در یکی از گورستان های لرستان) یک گردنبند شیشه ای متعلق به ۲۲۵۰ سال پیش از میلاد که دارای دانه های آبی رنگ است (متعلق به ناحیه شمال غربی ایران) قطعات شیشه ای مایل به سبزی که در کاوش های باستان شناسی در لرستان، شوش و حسنلو به دست آمده است و هم چنین دیگر قطعه ها و نمونه های اندکی از آن ها در موزه آبگینه و سفالینه تهران هم موجود است، نشانگر قدمت این صنعت ارزنده و این هنر اصیل در ایران است. جام های بلورین و دکمه های ظریف شیشه ای به جای مانده از دوره هخامنشی، نمونه هایی از شیشه های دمیده در قالب و قطعه های زیبای شیشه ای که به گونه ای هنرمندانه تراش داده شده اند، همگی به دوران ایرانباستان تعلق دارند و حاکی از رونق و اعتبار شیشه گری از آغاز تاریخ مدون ایران تا قرن هفتم است.
هر چند که از شیشه گری دوره اسلامی آگاهی چندانی در دست نیت، ولی شواهد و نیز نمونه هایی که از نقاط مختلف مانند شوش، ری، ساوه و نیشابور به دست آمده، نشان می دهد، در دوره مذکور ظروف گوناگون شیشه ای مانند بطری، قوری، عطردان، گلدان و فنجان ساخته می شده است. قرن های پنجم تا هفتم قمری را می باید اوج صنعت شیشه گری در ایران به حساب آورد، زیرا در دوران مذکور، صنعت گران به شیوه های جدیدی روی آوردند و استفاده از قالب های گوناگون با نقوش برجسته و فرو رفته را رواج داده و حک و تراش روی شیشه را نیز برای غنای کارشان به خدمت گرفتند. در همین دوران است که نقاشی های گوناگون از قبیل گل های تزیینی، شکل جانوران و استفاده از اشعار و آیات قرآن با رنگ های متنوع، به عنوان عاملی مکمل وارد شیشه گری دستی ایران می شود.
در دوره صفویه نیز ظروف مختلف شیشه ای در مناطق مختلف ایران چونان اصفهان، شیراز، گرگان و جاهای دیگر ساخته می شدکه نمونه های متعددی از آن در موزه ها و دیگر مراکز هنری در ایران و سایر ممالک جهان موجود است.
در حال حاضر، حدود ۳۵ کارگاه تنها برای تولید شیشه دست ساز و حدود ۳۰ کارگاه شیشه قالبی ساز و دست ساز و در مجموع حدود ۶۵ کارگاه شیشه گری تنها در شهر تهران به کار تولید انواع و اقسام محصولات شیشه ای می پردازند که ضمن حجم چشم گیر تولید در سال، توانسته اند با تهیه و عرضه انواع و اقسام فرآورده های شیشه ای مصرفی و تزیینی و به ویژه شیشه های واجد ارزش های هنری، مشتاقان بسیاری در داخل و خارج کشور به دست آورند. حتی شیشه دست ساز ایران نیز در زمره یکی از اقلام صادراتی صنایع دستی قرار گرفته است و اکنون با شیشه های دست ساز دیگر کشورها رقابت می کند.
مواد اصلی شیشه گری شامل؛ سنگ سیلیس، شیشه خُرده، سنگ آهک، کربنات دو سود، بُراکس، شوره، نیترات ها و برخی مواد قلیایی دیگر است. رنگ های مصرفی را نیز بیش تر اکسیدهای مختلف فلزی نظیر کبالت، مس، آهن، منگنز، کُرم و غیره و نیز نمک های فلزی، گوگرد، کربن و غیره تشکیل می دهد. باید گفت که هر کارگاه به طور معمول، در تهیه مناسب رنگ خاصی تخصص و مهارت دارد.
ابزار کار کارگاه های شیشه گری نیز بر لوله دم، الکترو موتور و پمپ باد، واگیره، دوشاخه، قیچی، قاشق چوبی مخصوص و دستگاه مشتمل می شود که در مجموع وسایلی بسیار ساده و ابتدایی است. درهر کارگاه شیشه گری، تعدادی کوره ذوب وجود دارد که طی ساخت انواع تولیدات از آن ها استفاده می شود. برای آن که شیشه گران بتوانند تعداد بیش تری رنگ به کار برند، معمولاً از چندکوره استفاده می شود. هم چنین در هر کارگاه، یک یا چند گرم خانه وجود دارد که شیشه ها پس از ساخت، در درون آن ها قرار می گیرد تا به تدریج و با کاهش دمای گرم خانه و سرانجام پس از گذشت زمانی حدود ۲۴ تا ۴۸ ساعت از گرم خانه که دمای آن به صفر درجه سانتی گراد رسیده است، خارج می شوند تا بدین نحو و ضمن تنش زدایی، از شکسته شدن شیشه ها به سبب اختلاف دمای بالایی که میان فضای کارگاه و فضای بیرونی وجود دارد، جلوگیری شود.
برای تولید شیشه دست ساز که در اصطلاح به آن "شیشه فوتی" نیز می گویند، نخست مواد اولیه مصرفی را که معمولاً خرده شیشه است، در کوره می ریزند و حرارت می دهند تا به صورت مذاب درآید. این کار، یعنی تبدیل شیشه خرده به شیشه مذاب، به نسبت درجه حرارت کوره میان ۳۶ تا ۴۸ ساعت به طول می انجامد. هنگامی که شیشه به صورت کاملاً مذاب درآمد، استاد کار با بهره گیری از لوله دم که لوله ای است فولادی به طول ۱۰۰ تا ۱۲۰ سانتی متر، و استفاده از ابزار ساده دیگری چون قالب ها، انبر، قیچی و غیره به شیشه به طریق دست ساز شکل می دهد. تولید محصولات با کیفیت مطلوب، در گرو صبر، حوصله، هنر، ممارست و کسب تجربه طی سالیان طولانی است.

روش تولید شیشه به روش بادی امکان ایجاد شیشه های ظریف برای پنجره ها را میسر کرد که در قطعات مستطیلی با ابعاد حداکثر400 در 300 میلی متر درصفحات مدور تولید می شد.

بلافاصله پس از کشف این روش، ونیزی ها متد استوانه ای را کشف کردند که این روش حدود 800 سال برای تولید شیشه به کار برده می شد. در این روش درون یک استوانه شیشه ای توخالی دمیده، از طول برش داده و سپس صاف و صیقل داده می شد. با این روش ورقه های بزرگ تری تولید می شد ولی حرارت مجدد و صاف کردن شیشه منجر به خرابی سطح شیشه می شد. به هر حال همراه با پیشرفت تکنولوژی روش هایی برای تولید شیشه هایی که در ساختمان ها کارایی داشته باشند، ابداع شد. آن ها به صورت عنصری طبیعی و لازم در کلیساهای بزرگ در شمال اروپا به کار برده می شدند که تا اواخر هزاره اول پس از میلاد نیز این روند ادامه داشت.

در جستجوی نور

با تغییرسبک معماری از رومی به گوتیک، کاربرد شیشه در دنیای معماری جایگاه خود را تا ابد پیدا کرد. شاید بتوان معماری سبک گوتیک در شمال اروپا را دوره اول معماری شیشه ای نامید. جابه جایی قسمت هایی از دیوارهای سنگی بزرگ معماران را قادر به خلق آثار چشمگیری در تاریخ کرد. شیشه خود به خود جایگاه خود را در معماری پیدا کرد و شیشه های بسیار زیبا کم کم در معماری بناها دیده شدند. معماری سبک گوتیک به منظور جستجوی نور به وجود آمد، جستجوی درخشش، سبکی و بی وزنی. پنجره هایی که در سبک گوتیک به کار برده می شد معمولا با شیشه های رنگی توسط هنرمندان نقاشی و تزیین می شد.
در اواخرقرن شانزدهم به کارگیری شیشه به عنوان سمبلی از ثروت و تجمل در انگلستان در نظر گرفته می شد. شیشه وسیله ای بسیار گران قیمت بود و بنابراین استفاده از آن در ساختمان و حتی گاهی اوقات به کار بردن آن به جای دیوارحالت تظاهر به ثروت و بود. بدین ترتیب در انگلستان شیوه های غیر متعارف استفاده از شیشه رایج شد.
در نیمه اول قرن نوزدهم بود که مراکز هنری به راه افتادند و بدین ترتیب زبان نوینی در معماری به وجود آمد، پنجره هایی که نور به راحتی و فراوانی از آن ها عبور کند و معماری از آن حالت سنتی خارج شد و شیشه جایگاه و کاربرد واقعی خود را پیدا کرد. به دنبال انقلاب صنعتی در بریتانیا و به موازات آن به کارگیری آهن در ساختمان ها، پروژه هایی مثل کاخ کریستال پاکستون اجرا شد.
پاکستون با به کارگیری دانش خود در طراحی سنتی، استفاده از شیشه و برش دادن آن به روش سریع و خارق العاده، شگفتی هایی در معماری نوین ایجاد کرد.
معماری شیشه ای و حرکت های نوین
آغاز قرن بیستم در واقع عصر فضا و زمان نام گذاری شده است، عصر زیبایی شناسی در حرکت، متغیر بودن و هیجان در ماشین.

پل شبارت در کتاب معماری شیشه ای خود در سال 1914 می نویسد:
"… ما بیشتر زندگیمان را در اتاق های بسته سر کرده ایم. این فرهنگی است که با آن بزرگ شده ایم و خو گرفته ایم. سبک معماری ما تا حد زیادی تحت تاثیر فرهنگ ما بوده است. چنانچه بخواهیم تغییری در فرهنگمان ایجاد کنیم به ناچار باید در سبک معماریمان تغییر ایجاد کنیم و این امر تنها به وسیله ترک اتاق های بسته و تغییر دادن آن ها حاصل می شود. با نهادینه شدن و معرفی معماری شیشه ای، راه برای عبور نور طبیعی خورشید، ماه و ستارگان نه فقط از طریق پنجره ای کوچک بلکه از طریق دیوارها که صرفا از شیشه و آن هم شیشه های رنگی ساخته می شوند، هموار می شود. بدین ترتیب محیط جدیدی که به وجود می آوریم، فرهنگی نوین را با خود به همراه می آورد."
غرفه های شیشه ای برونو تات نیز به همین منظور طراحی شد و هدفی مشابه را دنبال می کرد که آن به کار گیری بهینه شیشه و استفاده از شفافیت و روشنایی آن در آینده معماری بود. البته شیشه جزو لاینفک کارهای معماران بزرگ از جمله مایس وان دور روحه، لو کوربوسیر و فرانک لیود است.
طی نیمه اول قرن بیستم، به جهت توسعه صنعت و تکنولوژی، بهبود و پیشرفت هایی در ساختار کارهای شیشه ای پدید آمد و بالاخره در اوایل دهه 1950 پیشرفتی در صنعت تولید شیشه حاصل شد که تا به امروز ادامه دارد. آلیستار پیلکینگتون روش شناوری شیشه مذاب بر سطح فلز مذاب را ابداع کرد که امروزه از آن به عنوان فرآیند شناور یاد می شود. با این روش ورقه های شیشه ای کاملا صاف و هموار تولید می شود که امروزه روشی غالب در تولید شیشه در سراسر جهان است.

انواع شیشه و کاربرد آن ها
شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در ساخت لوازم تزیینی مانند گل، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان، بطری و غیره و بالاخره در ساختن شیشه های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می گردد و مصارف مختلفی دارد که عمده ترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکل های مختلف اعم از شیشه های شفاف، نیمه شفاف و رنگی، جاذب حرارت، ایمنی، دوجداره، سکوریت و… وجود دارد.
همچنین در آینه سازی ، صنایع نشکن ، صنایع یخچال سازی ، میزهای شیشه های ، انواع شیشه رومیزی و تیغه کاری ساختمان کاربرد دارد.
شیشه رنگی
به دو طریق می توان شیشه رنگی بدست آورد:

1. با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه. برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگ های مختلف قرمز می دهد و رنگ آبی پررنگ بوسیله اکسید کبالت به دست می آید. رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد.
2. شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو می برند تا دو روی آن رنگی شود. شیشه های رنگی در ویترین مغازه ها، نمایشگاه ها، آزمایشگاه ها و ساختمان های صنعتی به کار می روند.

شیشه ضد آتش (پیرکس)
همراه مواد اولیه این شیشه ها در مقابل حرارت مقاومت زیادی دارند، مقدار زیادی اکسید بوریک به کار می رود و سیلیس آن ها از انواع شیشه های معمولی بیش تر است. معمولا از آن ها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری های دیواری و اجاق ها استفاده می نمایند.
شیشه مسطح
این نوع شیشه را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه می سازند و بیش تر برای درهای ورودی، کارگاه ها، موتورخانه ها، آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد، استفاده می نمایند.
شیشه دوجداره (مضاعف)
این نوع شیشه ها، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند و لبه ها یا درزهای آن ها هوابندی شده است و فضای بین آن ها با مواد خشک کنندهای مانند سیلیکاژل، پُر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه، خلاء ایجاد می شود. این نوع شیشه که عایق گرما، سرما و صداست، در بسیاری از ساختمان ها مانند فرودگاه ها، هتل ها و بیمارستان ها به کار می رود.

شیشه سکوریت
در این حالت، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی گراد حرارت داده و بعد به طور ناگهانی و تحت شرایط خاص سرد می شود. این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه (حدود 3 الی 5 برابر) در مقابل ضربه و نیز شوک های حرارتی می گردد. این شیشه ها در صورت شکستن، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می شوند که آسیب رسان نیستند. از این نوع شیشه در ویترین فروشگاه ها، درهای شیشه ای و پنجره های جانبی اتومبیل ها استفاده می گردد.

شیشه سکوریت ساختمانی
استفاده از شیشه معمولی (غیر سکوریت) در ساختمان های بلندمرتبه در صورت بروز حادثه اعم از طبیعی مانند زلزله یا حوادث ناشی از دخالت بشر، خطر آسیب دیدگی جدی و حتی مرگ به همراه دارد، چرا که شیشه های سکوریت به علت شدن
شکسته شده به صورت قطعات بزرگ در هوا شناور می شود و شعاع زیادی را در معرض خطر قرار می دهد.

شیشه نشکن
این نوع شیشه ها شامل دو یا چند لایه شیشه اند که به وسیله ورقه هایی از نایلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل می شوند. همچنین بعضی از انواع شیشه های طلق دار به عنوان عایق صوتی، جاذب حرارت، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی به کار برده می شوند. وقتی که این شیشه ها می شکنند، خاصیت کشسانی نایلون مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می گردد.
از جمله کاربردهای این نوع شیشه ها در خودروها و ویترین مغازه هایی است که اشیاء گران قیمت می فروشند. ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند.
شیشه ضد گلوله
از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن، شیشه ضد گلوله می سازند. در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف می گردد.
شیشه انعکاسی (بازتابنده)
در این نوع شیشه ها، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشانده می شود. این نوع شیشه ها، نور خورشید را منعکس می کنند و در کاهش حرارت و درخشندگی نور موثر هستند. اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می کنیم که تصاویر اطراف را مانند آینه باز می تاباند و اگر از داخل به بیرون نگاه کنیم، شیشه کاملا شفاف خواهد بود. شب ها پدیده مذکور برعکس است. یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است.
این شیشه با منعکس نور خورشید، حرارت ناشی از تابش نور خورشید را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در نتیجه باعث صرفه جویی در هزینه های احداث، راه اندازی و نگه داری سیستم های تهویه و تبدیل می شود.

انسان حتی پیش از اینکه خود شیشه بسازد، شیشه های طبیعی نظیر فولگوریت و کوارتز را کشف نموده و از آنها در موارد گوناگون استفاده کرده است. کسی از نخستین شیشه گر چیزی نمی داند. تاریخ ساختن نخستین شیشه نیز معلوم نیست.
فینیقی های شیشه گر
بنابر یک داستان قدیمی ، فینیقی ها برحسب تصادف ، نخستین شیشه را ساخته اند. داستان ، روایت بر مسافران یک کشتی دارد که در سوریه لنگر انداخته بودند. آنها برای درست کردن اجاق ، چون سنگی نیافته بودند، از قطعه هایی از بار کشتی که پودر رختشویی بود، استفاده کرده بودند. هنگام پختن غذا ناگهان مشاهده کرده اند که در اثر حرارت اجاق ، قطعه های سود با شنهای دور خود ترکیب شده و به شیشه تبدیل شده اند. البته ما دلیلی بر درستی یا نادرستی این داستان نداریم.
سیر تحولی و رشد
در تاریخ می خوانیم که به احتمال ، ده هزار سال پیش از میلاد مسیح در کشور مصر یا سوریه ، یک نوع شیشه ابتدایی ساخته شده است. ولی مدارکی دال بر صحت این موضوع در دست نیست، ولی یقین داریم که در 300 سال پیش از میلاد ، در مصر کارگاههای کوچک شیشه گری وجود داشته است و شیشه را از ماسه و سود می ساختند. می توان گفت در آن تاریخ ، وسایل شیشه ای جزو اشیاء تجملی مورد استفاده درباریان و توانگران قرار گرفته است.

به منظور تولید شیشه ، سالانه ، مقادیر بسیار زیادی ماسه شیشه ، سدیم کربنات ، سدیم سولفات ناخالص و غیره مورد نیاز است. در این مقاله منابع تهیه این مواد و علت استفاده از آنها ذکر می شود.

ماسه شیشه
ماسه لازم برای تولید شیشه باید تقریبا کوارتز خالص باشد. در بسیاری موارد ، منطقه ته نشینی ماسه شیشه ، محل کارخانه شیشه سازی را تعیین کرده است. برای ظروف غذاخوری ، مقدار آهن موجود در ماسه نباید از 45% و برای شیشه اپتیکی نباید از 0.015% تجاوز کند، چرا که آهن تاثیر نامطلوبی بر رنگ اغلب شیشه ها دارد.
سودا
Na2 یا سودا اصولا از سدیم کربنات چگال ( Na2CO3 ) تامین می شود. سایر منابع عبارتند از سدیم بی کربنات ، سدیم سولفات ناخالص و نیترات سدیم. نیترات سدیم برای اکسایش آهن و شتاب دادن به عمل ذوب نیز مفید است. منابع مهم آهک (CaO) سنگ آهک و آهک پخته حاصل از دولومیت (CaCO3.MgCO3 ) است که خود MgO را نیز وارد عمل می کند.
فلدسپار
این مواد دارای فرمول کلی R2O. Al2O3 . 6SiO2 هستند که در آنها R2O ، معرف Na2O یا K2O یا مخلوطی از این دو است. این مواد در مقایسه با اکثر مواد دیگری که منبع Al2O3 هستند، مزایای بسیاری دارند. فلدسپارها ارزان ، خالص و گدازپذیرند و کلا" از اکسیدهای ایجاد کننده شیشه تشکیل شده اند.

بوراکس علاوه بر توانایی بالا در ایجاد گدازش ، نه تنها ضریب انبساط را پایین می آورد، بلکه دوام شیمیایی را نیز افزایش می دهد. هنگامی که قلیائیت اندکی در فرایند تولید مورد نظر باشد، از اسید بوریک استفاده می شود که بهای آن ، دو برابر بوراکس است.
سدیم سولفات ناخالص
این ماده که مدتها مانند سایر سولفاتها نظیر آمونیوم سولفات و باریم سولفات ، یک جزء ترکیبی فرعی در شیشه تلقی می شد، غالبا در تمام انواع شیشه بکار می رود. این ماده ، کف موجود در کوره های مخزنی را که ایجاد مشکل می کند، حذف می نماید. برای کاهش سولفاتها به سولفیتها ، از کربن استفاده می شود.

خرده شیشه
این ماده از خرد کردن کالاهای معیوب ، لبه های پرداخت شده کالاها یا سایر ضایعات شیشه ای بدست می آید و استفاده از آن ، سبب سهولت عملیات ذوب می شود و در عین حال ، مواد ضایعاتی نیز به مصرف می رسند. ممکن است مقدار خرده شیشه مصرفی در هر بار بین 10 تا 80 درصد باشد.
بلوکهای نسوز
این مواد در صنعت شیشه ، بدلیل شرایط سخت موجود به طرز ویژه ای بسط و توسعه یافته اند. زیرکن متخلخل ، آلومین ، مولیت و مولیت – آلومین تفجوش و زیرکونیا – آلومین – سیلیس ، آلومین و آلومین – کروم که بروش ریختگی برقی تهیه شده اند، از جمله بلوکهای نسوزی هستند که در کوره های مخزنی شیشه بکار می روند. آخرین تجربه بدست آمده در کوره های بازیابی گرما ، استفاده از فراورده های نسوز بازی بدلیل وجود غبار و بخارهای قلیایی در کوره است.

طاقهای آجری کوره از جنس سیلیس که استفاده از آن در صنعت ، اقتصادی است، عمدتا تعیین کننده دمای عملیات کوره است.
شیشه و انواع آن

از نظر فیزیکی ، می توان شیشه را مایعی صلب ، فوق العاده سرد و بدون نقطه ذوب مشخص تعریف کرد که گرانروی زیاد ، مانع تبلور آن می شود.

مصری ها در هزاره ششم پیش از میلاد ، جواهرات بدلی شیشه ای می ساختند. در سال 290 میلادی ، شیشه پنجره ساخته شد. در طی قرون وسطی ، ونیز به مرکز انحصاری صنعت شیشه بدل شده بود. در سال 1688 شیشه جام در فرانسه به شکل فراورده نو عرضه گردید. در سال 1608 میلادی ، در ایالات متحده ، در "جیمزتاون" در ویرجینیا ، صنعت شیشه پایه گذاری شد. در سال 1914، فرایند فورکالت در بلژیک برای کشش مداوم ورق شیشه بوجود آمد.
مصارف و جنبه های اقتصادی
مصارف و کاربردهای شیشه بسیار متعدد است. در مجموع شیشه سازی در ایالات متحده ، سالانه یک صنعت 7 میلیارد دلاری را تشکیل می دهد و در آن میان ، شیشه خودرو ، سالانه نیمی از مقدار تولید شیشه تخت را به خود اختصاص می دهد. در معماری ، گرایش بیشتری به استفاده از شیشه در ساختمانهای تجاری و بویژه مصرف شیشه های رنگی ، پدید آمده است.
ترکیب شیشه
شیشه ، محصولی کاملا "شیشه ای شده" یا دست کم فراورده ای است که مقدار مواد معلق غیرشیشه ای موجود در آن نسبتا کم است. با وجود هزاران فرمول جدید شیشه که طی 30 سال گذشته بوجود آمده، درخور توجه است که هنوز مانند 2000 سال پیش ، 90 درصد تمام شیشه های جهان از آهک ، سیلیس و کربنات سدیم تشکیل یافته اند. اما نباید چنین استنتاج کرد که در طی این مدت ، هیچ تحول مهمی در ترکیب شیشه صورت نگرفته است. بلکه در واقع تغییرات جزئی در اجزای اصلی ترکیب و تغییرات مهم در اجزای فرعی ترکیب ، پدید آمده است.

مصرف دیگر آن در ایجاد حالت ضد آتش است. انواع قلیایی تر آن به عنوان شوینده های لباسشویی و مواد کمکی صابونها بکار می رود.
شیشه آهک سوددار
این نوع شیشه %95 کل شیشه تولید شده را تشکیل می دهد و از آن ، برای ساخت تمام انواع بطری ها ، شیشه تخت ، پنجره خودروها و سایر پنجره ها ، لیوان و ظروف غذاخوری استفاده می شود. در کیفیت فیزیکی تمام انواع شیشه های تخت ، نظیر همواری و نداشتن موج و پیچ ، بهبود کلی حاصل شده، اما ترکیب شیمیایی تغییر زیادی نکرده است. اصولا ترکیب شیمیایی در گستره زیر قرار می گیرد:

SiO2 از %70 تا %74 ، CaO از %8 تا %13 ،Na2O از %13 تا %18.

اطلاعات اولیه
شیشه های معمولی که در زندگی روزمره بکار می روند، عمدتا شامل سیـلیس ، کربنات کلسیم ( یا آهک ) و کربنات سدیم و زغال کک است ( گاهی از فلدسپار و دولومیت نیز استفاده می شود ). معمولا این مواد را به صورت پودر یا دانه هایی به قطر 0.2 تا 2 سانتی متر ، مصرف می کنند. البته برای تهیه شیشه های مرغوب و کریستال ، از سیلیس تقریبا خالص (کوارتز) استفاده می شود. در شیشه های معمولی حدود 1/2 درصد آلومین و 0.08 درصد اکسید آهن III نیز وجود دارد.
تاریخچه
صنعت شیشه سازی ، در ایران سابقه بسیار طولانی دارد که به حدود پیش از 2000 قبل از میلاد می رسد. کشف یک ظرف شیشه ای زرد رنگ صدفی با زینتی شبیه به خطوط شکسته موج دار که در یکی از قبرستانهای لرستان پیدا شده ، یک گردن بند شیشه ای حاوی دانه های آبی رنگ متعلق به 2250 سال پیش از میلاد ، در ناحیه شمال غربی ایران و قطعات شیشه ای مایل به سبز که در کاوشهای باستان شناسی لرستان ، شوش و حسنلو بدست آمده است، نشان دهنده سابقه تاریخی صنعت شیشه سازی در ایران است.
سیر تحولی و رشد
کشف بطریهای گردن دراز که دهانه آن با نقره مسدود شده بود در قرن 12 میلادی ، قالبهای ساخت وسایل شیشه ای در نیشابور ، نشان دهنده شتاب بیشتر صنعت شیشه گری در اوایل رواج اسلام در ایران است که به تدریج با رونق صنعت شیشه سازی در ایتالیا ، راه زوال را در پیش گرفت که تا قرن هفدهم میلادی ادامه یافت. از آن پس ، رونق و بازسازی این صنعت دوباره شروع شد و به مدد مهارت ایرانیان در رنگ آمیزی شیشه ، شتاب چشمگیری پیدا کرد. از آن جمله ، می توان ساختن انواع محصولات مختلف شیشه ای از ابریق گرفته تا گلدان ، بطری و … در شیراز ، اصفهان و قم در قرنهای دوازدهم و هجدهم میلادی را برشمرد. اما از آن زمان به بعد ، بی لیاقتی و غفلت دولمتردان وقت باعث شد صنعت شیشه سازی در ایران افت کند.
مراحل مختلف تهیه شیشه
1. تهیه مواد اولیه و تبدیل آنها به پودر با دانه بندی بین 0.1 تا 2 میلی متر
2. توزین هر یک از مواد اولیه به نسبتهای مورد نظر و مخلوط کردن آنها همراه با 4 تا 5 درصد آب و انتقال مخلوط به کوره
3. ذوب کردن مخلوط در کوره و تهیه خمیر شیشه
4. بی رنگ کردن خمیر شیشه و خارج کردن گازها
5. تبدیل به فرآورده های مورد نیاز بازار و صنایع
6. نپختن شیشه ( قرار دادن شیشه داغ در کوره هایی که دمای کمی دارد، برای کاهش شکنندگی شیشه)
فرآورده های مختلف شیشه ای
در حال حاضر ، صنایع شیشه سازی عمدتا در پنج شاخه اصلی مصرف در ایران فعالیت دارند:

* ساختمان سازی
* صنایع غذایی
* تهیه لوازم خانگی
* صنایع خودرو سازی
* صنایع دارو سازی و آزمایشگاه

انواع مهم فراورده ههای شیشه ای
شیشه جام
این نوع شیشه ، برای مصرف در پنجره ، قاب عکس و غیره تهیه می شود و دارای سطح کاملا صاف است. در مرحله تولید با عبور خمیر شیشه بین دو غلطک صاف افقی ، عمودی و یا عبور از روی قلع مذاب به دستگاه برش و کوره پخت هدایت می شود.
انواع بطری
برای تهیه بطری ، خمیر شیشه را از بالای ماشین قالب زنی توسط قیچی مخصوص به صورت لقمه هایی در آورده ، به قسمت قالب زنی وارد می کنند و از پایین ، هوا در آن می دمند تا شکل مطلوب به خود بگیرد. برای تهیه انواع لیوان ، استکان ، لوله چراغ نفتی و فانوس ، مانند تهیه بطری عمل می شود، ولی بجای دمیدن هوا ، از قالب ویژه استفاده می شود.
شیشه های ایمنی بدون تلق
این نوع شیشه ها برای ویترینها و شیشه های عقب و کناری خودرو تهیه می شوند. پس از مراحل برش و شکل دهی ، در پرسهای مخصوص ، آنها را در کوره الکتریکی تا °650C گرم کرده ، بطور ناگهانی سرد می کنند تا بر اثر تبلور جزئی ، بر مقاومت آنها افزوده می شود.
شیشه ضد گلوله
این نوع شیشه شامل چهار لایه 6 میلی متری و دو لایه تلق ضخیم است. در هر مورد ، ابتدا از طریق وصل کردن به خلاء ، هوای بین لایه ها را خارج کرده ، ضخامت شیشه و تلق را به هم می جشبانند و بعد تحت فشار 13 اتمسفر در دمای °120C ، به مدت سه ساعت نگه می دارند تا لایه ها کاملا به همدیگر بچسبند.
الیاف شیشه ای
این نوع الیاف ، با عبور خمیر شیشه از منافذ باریک یک قسمت غربال مانند ، تهیه می شوند. از این نوع الیاف ، در تهیه پارچه ، پتو و لحاف و عایق بندی دستگاه های حرارتی و برودتی و عایق الکتریکی ، صحافی و غیره استفاده می شود.
شیشه های مخصوص
شیشه ها نشکن
این نوع شیشه ها دارای ضریب انبساط بسیار کم اند و در مقابل تغییر ناگهانی دما یا ضربه ، مقاومت زیادی دارند. از این رو ، از آنها برای تهیه ظروف و وسایل آزمایشگاهی و اخیرا ظروف آشپزخانه استفاده می شود.

برای تهیه این نوع شیشه ها ، به جای Na2O و CaO از Zr2O3 ، Al2O3 و B2O3 استفاده می کنند که به نام شیشه های پیرکس ، ینا و کیماکس شهرت دارند.
شیشه های بلور
این نوع شیشه ها بسیار ظریف و مشابه به کریستال اند. اما سنگین و صدا دهندگی کریستال را ندارند و خاصیت شکست نور در آنها کمتر است. دارای 75 درصد سیلیس ، 18 درصد و 7 درصد Cao اند.
شیشه های سرب دار
این نوع شیشه ها از شیشه های معمولی شفافتر و سنگی ترند و ضریب شکست بالاتری دارند و دارای سه نوع اند:

* کریستال:

دید کلی
برای ساخت شیشه ، مراحلی وجود دارد که باید طی شود تا مواد اولیه شیشه به محصولی با کیفیت و قابل قبول تبدیل شود. اما در طی ساخت شیشه ، ظرافت هایی وجود دارد که باید آنها را در یک کارخانه تولید شیشه مشاهده کرد و نمی توان به صورت تئوری آن را بیان کرد.
مراحل ساخت شیشه
ذوب
کوره های شیشه سازی را می توان به کوره های بوته ای یا کوره های مخزنی تقسیم بندی کرد. کوره های بوته ای با ظرفیت تقریبی 2 تن یا کمتر برای تولید شیشه های ویژه به مقدار کم یا هنگامی که حفاظت از پیمانه مذاب در برابر محصولات احتراق الزامی است، بسیار مفیدند. بوته ها از جنس خاک رس یا پلاتین هستند. در کوره مخزنی ، مواد پیمانه از یک سر مخزن بزرگی که از جنس بلوکهای نسوز است، وارد می شوند. این کوره ها با گاز یا برق گرم می شوند.

در هر حال ، دمای دیواره های کوره ممکن است چنان بالا رود که شیشه مذاب آنها را حل کند یا بپوساند، مگر اینکه اجازه داده شود دیواره ها ضمن تابش مقداری خنک شوند. به منظور کاهش کنش شیشه مذاب ، غالبا در دیواره های کوره ، لوله های آب خنک کن کار گذاشته می شود.
شکل دهی
شیشه را می توان با قالب گیری ماشینی یا دستی شکل داد. عامل مهمی که باید در قالب گیری ماشینی شیشه مدنظر داشت، این است که طراحی ماشین باید چنان باشد که کالای موردنظر ، ظرف چند ثانیه کاملا شکل گیرد. در طی این زمان نسبتا کوتاه ، شیشه از حالت یک مایع گرانرو به جامدی شفاف تبدیل می شود. در نتیجه به سهولت می توان دریافت که حل مشکلات طراحی همچون جریان گرما ، پایداری فلزات و لقی یاتاقانها بسیار پیچیده است و موفقیت چنین ماشینهایی به مهندس شیشه کمک شایانی می کند. شیشه پنجره ، شیشه جام ، شیشه شناور ، شیشه نشکن و مشجر ، شیشه دمشی و … ، با ماشین شکل داده می شوند.
تابکاری
به منظور کاهش کرنش در تمام کالاهای شیشه ای ، اعم از آنکه به روشهای ماشینی یا دستی قالب گیری شده اند، لازم است که تحت عملیات تابکاری قرار گیرند. بطور خلاصه ، عملیات تابکاری دو بخش دارد:

تمیزکاری ، سنگ زنی ، پرداخت ، برش ، ماس زنی ، لعاب کاری ، درجه بندی و شابلن زنی. هرچند که لازم نیست تمام این عملیات روی همه کالاهای شیشه ای صورت گیرد، اما تقریبا همواره یک یا چند تای آنها مورد نیاز خواهد بود.
شیمی شیشه
شیشه ، مایعی می باشد که بسیار سرد شده است و در حرارتی پایین تر از نقطه انجماد آن ، در حالت مایع قرار دارد و بطور عمومی ، جسمی است شفاف که نور بخوبی از آن عبور می کند و پشت آن بطور وضوح قابل روئیت می باشد.

دید کلی
شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد. در درجه حرارت های بالا ، شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار می کند. اما با کاهش دما ، گرانروی آن بطور غیر عادی افزایش می یابد و باعث می شود مولکول ها نتوانند در آرایشی که لازمه کریستال شدن است، قرار گیرند. به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است، ولی این ساختمان غیر منظم ، دیگر متحرک نیست.

شیشه جسمی سخت است که سختی آن در حدود 8 می باشد و همه اجسام بجز الماسه ها را خط می اندازد. وزن مخصوص شیشه 2.5 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیار تُرد و شکننده است. شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی شود، به همین علت ظرف آزمایشگاهی را از شیشه می سازند. فقط اسید فلوئوریدریک (HF) بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می نماید.
تاریخچه
شیشه گری ، یکی از قدیمیترین حرفه هایی است که بشر بدان اشتغال داشته است. مصری ها سازنده اولین اشیای شیشه ای بوده اند که ظروف بدست آمده از حفاریهای مصر قدمت 5000 ساله دارد. رومیان نیز در فن شیشه گری مهارت داشته اند و در این صنعت از سایرین پیشرفته تر بودند. رونق شیشه سازی در نخستین ادوار تاریخ اسلامی صورت گرفته است، زیرا هنری بود که در مساجد و زیارتگاه ها و تزئینات مذهبی جلوه خاصی داشته و مورد استفاده قرار می گرفت.

در ایران نیز ساختن شیشه قدمت چند هزار ساله دارد. و نخستین واحد ماشینی تولید شیشه ساختمانی در ایران در سال 1340 شروع بکار کرد.
ترکیبات سازنده شیشه
اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه
با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصری را می توان یافت که از آن شیشه بدست نیاید، ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس ، مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می باشند. مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس (SiO2) ، دی اکسید بور (B2O3) ، پنتا اکسید فسفر (P2O5) که از هر کدام بتنهایی می توان شیشه تهیه نمود.
گدازآورها
کربنات سدیم (Na2CO3) ، کربنات پتاسیم (K2CO3) و خرده شیشه ، سیلیکات سدیم و پتاسیم (Na2SiO3 , K2SiO3) که حاصل ترکیب سیلیس با گدازآورها می باشند، در آب حل می شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می کنند. به همین علت است که اغلب شیشه های مصرف شده در گلخانه پس از چند سال کدر می شوند و نور از آنها بخوبی عبور نمی نماید.
تثبیت کننده ها
برای آنکه مقاومت شیشه را در مقابل آب و هوا ثابت کنیم، باید اکسیدهای دو ظرفیتی باریم ، سرب ، کلسیم ، منیزیم و روی به مخلوط اضافه کنیم که به این عناصر ، ثابت کننده می گویند.
تصفیه کننده ها
موجب کاستن حباب هوای موجود در شیشه می شوند و بر دو نوعند:

1. فیزیکی: سولفات سدیم (Na2SO4) ، کلرات سدیم (NaClO3). با ایجاد حباب های بزرگ حباب های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می کنند.
2. شیمیایی: املاح آرسنیک و آنتیموان ترکیباتی ایجاد می کنند که حباب های کوچک داخل شیشه را از بین می برند.
تا اینجا به موادی اشاره کردیم که عدم وجودشان ، در مواد اولیه باعث از بین رفتن مرغوبیت کالا می شد. حال به چند ماده دیگر که به نوعی در تولید شیشه سهیم هستند، اشاره می کنیم.
افزودنیها
1. استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم (گدازآور) که در اثر حرارت به Na2O و B2O3 تجزیه می شود و در واقع بجای هر دو ماده عمل می کند.
2. استفاده از نیترات سدیم NaNo3برای از بین بردن رنگ سبز شیشه (ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می شود).
3. استفاده از اکسید منگنز که باعث مقاومت بیشتر در مقابل عوامل جوی و شفاف تر شدن شیشه می شود.
4. استفاده از اکسید سرب PH3O4 , PbO به جای CaO برای ساختن شیشه های مرغوب بلور و کریستال که باعث درخشندگی شیشه می شوند.
5. برای ساختن کریستال مرغوب از اکسید نقره استفاده می کنند.
6. استفاده از فلدسپار که باعث مقاومت بهتر در مقابل مواد شیمیایی می شود.
7. برای اینکه شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد، ترکیباتی از فسفات به آن می افزایند.
8. استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می دهد.
9. استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه های رنگی.
10. اکسید سزیم برای جذب اشعه زیر قرمز و اکسید بر برای ازدیاد مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند.
دو نمونه از عناصر تشکیل دهنده که عمومیت بیشتری دارند، در زیر ذکر می گردد.

* ترکیبات(1): اکسید سیلیسیم (SiO2) در حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پراکسید سدیم (NaO2) تا 15 درصد و اکسید کلسیم 7 تا 12 درصد اکسید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عناصر دیگر مانند Fe2O3 – MnO – Al2O3 – TiP2 – SiO3.
* ترکیبات (2): اکسید سیلیسیم (SiO2) در حدود 73 درصد ، اکسید سدیم 15 درصد ، اکسید کلسیم 5.55 درصد ، اکسید منیزیم 3.6 درصد ، اکسید آلومینیوم 1.5 درصد ، اکسید بور (B2O3) و اکسید پتاسیم( K2O) هر کدام 0.4 درصد ، اکسید آهن (Fe2O3) و اکسید سیلیسیم 6 ظرفیتی SiO3 هر کدام 0.3 درصد.

علاوه بر مواد فوق همیشه مقداری خرده شیشه نیز با این مواد وارد کوره می گردد.

همچنین در آینه سازی ، صنایع نشکن ، صنایع یخچال سازی ، میزهای شیشه ای ، انواع شیشه رومیزی و تیغه کاری ساختمان کاربرد دارد.
شیشه رنگی
به دو طریق می توان شیشه رنگی بدست آورد.

1. با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه. برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگهای مختلف قرمز می دهد و رنگ آبی پر رنگ بوسیله اکسید کبالت بدست می آید. رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد.
2. شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو می کنند تا دو روی آن رنگی شود. شیشه های رنگی در ویترین مغازه ها ، نمایشگاهها ، آزمایشگاهها و ساختمانهای صنعتی بکار می روند.
شیشه ضد آتش (پیرکس)
همراه مواد اولیه این شیشه ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند، مقدار زیادی اکسید بوریک بکار می رود و سیلیس آنها از انواع شیشه های معمولی بیشتر است. معمولا از آنها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری های دیواری و اجاقها استفاده می نماید.
شیشه مسطح
این نوع شیشه را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه می سازند و بیشتر برای درهای ورودی ، کارگاهها ، موتورخانه ها ، آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد، استفاده می نمایند.
شیشه دوجداره (مضاعف)
این نوع شیشه ها ، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند و لبه ها یا درزهای آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کننده ای مانند سیلیکاژل ، پُر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه ، خلاء ایجاد می شود. این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست، در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاهها ، هتل ها و بیمارستانها بکار می رود.
شیشه سکوریت
در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی گراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شده ای سرد می شود. این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه (حدود 3 الی 5 برابر) در مقابل ضربه و نیز شوکهای حرارتی می گردد. این شیشه ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می شوند که آسیب رسان نیستند. از این نوع شیشه در ویترین فروشگاهها ، درهای شیشه ای و پنجره های جانبی اتومبیلها استفاده می گردد.

از جمله کاربردهای این نوع شیشه ها در خودروها و ویترین مغازه هایی که اشیاء گرانقیمت می فروشند استفاده می گردد. ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند.
شیشه ضد گلوله
از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن ، شیشه ضد گلوله می سازند. در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه ، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف می گردد.
شیشه انعکاسی (بازتابنده)
در این نوع شیشه ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشانده می شود. این نوع شیشه ها ، نور خورشید را منعکس می کنند و در کاهش حرارت و درخشندگی نور موثر هستند. اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می کینم که تصاویر اطراف را مانند آینه باز می تاباند و اگر از داخل به بیرون نگاه کنیم، شیشه کاملا شفاف خواهد بود. شبها پدیده مذکور برعکس است. یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است.

تعداد صفحات : 100 | فرمت فایل : WORD

بلافاصله بعد از پرداخت لینک دانلود فعال می شود