CC BY
192011
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Математика. Механика. Информатика Вып. 4(8)
ИСТОРИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК
УДК 512 (09)
Роль стекла в истории безопасности
2. Стекло в истории средств индивидуальной защиты
Г. Б. Лялькина, Н. Л. Лялькина
Пермский национальный исследовательский политехнический университет Россия, 614600, Пермь, Комсомольский пр-т, 29 [email protected]; (342) 219-84-82
В истории безопасности человека стекло сыграло важнейшую роль. Во второй части статьи рассмотрены вопросы истории использования стекла в создании средств коррекции зрения, а также защиты органов зрения и лица человека.
Ключевые слова: история безопасности; средства коллективной и индивидуальной защиты; история стекла.
Введение
В первой части были рассмотрены вопросы истории создания оконного и лампового стекла, исследована роль стекла в разработке средств коллективной защиты человека. Во второй части изучена история создания линз и их роли в коррекции зрения. Кроме того, во второй части рассматриваются вопросы изобретения средств защиты органов зрения и дыхания человека.
2.1. Очки как средство коррекции зрения
Увеличительные свойства выпуклых стекол были известны еще в Древней Греции. Их пытались использовать, создав первые лупы. Но качество стекол было весьма невысоким: стекло было малопрозрачным и из-за несовершенства внутренней структуры давало искаженные изображения.
© Г. Б. Лялькина, Н. Л. Лялькина, 2011
К XIII в. научились получать более однородное стекло. С этого времени увеличительные свойства линз пытались использовать ремесленники для выполнения высокоточных работ, выполнение которых приводило к ослаблению зрения, способствовало развитию глазных болезней и приводило к слепоте. Впервые появилась возможность относительно безопасно обрабатывать мелкие алмазы, пригодные для изготовления точного сверхтвердого инструмента, с помощью которого несовершенные линзы пытались шлифовать для придания им нужных свойств. Но даже к концу XVI в. еще не было создано достаточно вязкого и прозрачного стекла, которое можно было бы подвергнуть шлифовке.
На авторство очков претендуют изобретатели из Италии, Германии, Китая и других стран. Например, Карло Роберто Дати из Флоренции (1619-1676) в работе "Очки, являются ли они изобретением древности или нет?" приписывает изобретение очков Алессандро Спина, монаху и ученому из Пизы, умершему в 1313 г. Начиная с 1300 г. в уставах венецианской гильдии стекольщиков часто упоминаются зрительные линзы.
Первые упоминания об очках в Китае есть в книге "Разъяснение таинственных вещей", написанной в XIII в., но считается, что в первых экземплярах книги таких упоминаний не было и они появились только во времена правления династии Мин (1368-1644). Тем не менее китайцы могут претендовать на право изобретения дымчатых очков: о них имеются сведения в "Записях о часах досуга", относящихся к началу VII в. Эти очки были сделаны из дымчатого кварца, их носили судьи.
Но вплоть до XVII в. не существовало теории, которая объясняла бы их оптические свойства.
В 1637 г. знаменитый французский геометр Рене Декарт с помощью математики обосновал и рассчитал свойства линз. Его исследования составили теоретическую базу для создания на практике линз с нужными увеличительными (уменьшительными) свойствами.
После изобретения в 1665 г. хрустального стекла выяснилось, что оно хорошо поддается механической шлифовке. Увеличительные и уменьшительные свойства выпуклых и вогнутых линз стало возможным регулировать, чтобы получить стеклянные линзы с заданными оптическими свойствами. С этого момента их пытались использовать для коррекции зрения.
Первыми приборами такого рода были монокли - одиночные корригирующие линзы, которые удерживали веками или подносили к глазу на палочке-держателе. Тем не менее монокли были столь необходимы, что моментально вошли в моду, и к началу XVIII в. их использовала вся Европа. Появились монокли и в России.
Но монокли крайне неудобны на производстве. Нужны были очки с двумя корригирующими стеклами, которые удерживались бы перед глазами самостоятельно. Такого рода конструкция очков с заушниками была известна с древних времен, ее использовали еще в Древнем Китае для защиты глаз от солнечного излучения с помощью тени, отбрасываемой прикрепленными к оправе легкими кусочками ткани или перьев. Но процесс изобретения очков со стеклянными линзами оказался весьма сложным и длительным и в итоге растянулся на три столетия, хотя первый завод по изготовлению оптического стекла, пригодного для изготовления очков, был запущен предпринимателем Шоттом в г. Иене в 1881 г.
Два обстоятельства препятствовали изобретению и распространению современных очков. Во-первых, сами оптические приборы для коррекции зрения нуждались в усовершенствовании и, во-вторых, необходимо было наладить массовое производство оптического стекла.
Вплоть до 1889 г., когда немецким исследователем А.Мюллером было введено понятие центра вращения глаза, оптическое качество очков оставалось несовершенным, так как при их изготовлении не учитывалась геометрия подвижного глазного яблока. Методы расчета изготовления высококачественных очковых стекол были разработаны к 1912 г. в Йене, на знаменитой фирме Цейса немецким оптиком Морицем фон Рором и впоследствии были усовершенствованы.
В итоге технологического прорыва к середине XX в. на фирме Цейса было налажено массовое производство современных, так называемых пунктуальных оптических стекол и очков с двумя линзами для коррекции зрения. С этого момента очки как средство защиты зрения начали активное завоевание сферы промышленного производства.
Очки с двумя линзами, закрепленные на лице с помощью специальной оправы с заушниками, позволили осуществить многоцелевую защиту зрения человека-работника. Очки не только выполняли коррекцию зрения, они постепенно преобразовывались, приспосабливаясь к специфическим требованиям производства, защищая глаза и лицо человека. Появились очки с темными стеклами, очки с фо-тохромными линзами, меняющие цвет и прозрачность в зависимости от условий освещения. Существуют корригирующие очки, защищенные от запотевания, от капель, от истирания и царапин. Однако очки, которые удерживаются с помощью заушников, препятствуют многим работам.
Первые настоящие контактные линзы, которые самостоятельно удерживались на глазу, появились в 1888 г. Швейцарский офтальмолог Адольф Фик изобрел стеклянную линзу, которая закрывала всю поверхность глаза. До середины 50-х гг. XX в. контактные линзы создавались только из стекла. В 1947 г. Кевин Туки предложил линзы, которые по размеру были значительно меньше своих предшественников и закрывали только роговицу. В конце XX в. были изобретены мягкие полимерные материалы, которые позволили
Г. Б. Лялькина, Н. Л. Лялькина
перейти к коррекции зрения с помощью контактных линз, расширивших сферу профессиональной пригодности людей с дефектами зрения. К сожалению, современные контактные линзы также имеют ограниченное применение. Их нельзя носить постоянно, они могут способствовать развитию заболевания глаз при небрежном использовании и нарушении инструкции по их использованию.
2.2. Стекло и защита лица и головы
Не только корригирующие очки сыграли огромную роль в защите зрения человека. Первые защитные очки без стекол были изобретены очень давно. Считается, что они были изобретены эскимосами и датируются 100800 гг. Очки эскимосов были деревянными, с узкими прорезями для глаз.
С момента изобретения хрустального стекла стеклянные пластины можно было использовать для защиты лица, органов зрения и дыхания от едких и ядовитых испарений. Так как стекло было достаточно прочным, его можно было использовать для защиты лица (и особенно глаз) от небольших разлетающихся осколков. Все это стало особенно важным в связи с промышленной революцией в Европе.
В XIX в. были расширены научные представления о спектре излучений. Выяснилось, что стекло не пропускает широкий спектр невидимого, но опасного даже для кожи человека ультрафиолетового излучения. В самом конце XIX в. были разработаны процессы сварки металлов и потребовалось защитить зрение сварщиков. Щитки с затемненными стеклами стали прикреплять к головным уборам и повязкам. На протяжении XX в. щитки сталеваров и сварщиков многократно совершенствовались. В настоящее время щитки со специальными стеклами охраняют сварщиков, металлургов и представителей других профессий от инфракрасного (теплового), ультрафиолетового и других видов излучений. Кроме щитков в наши дни используют специальные маски с вмонтированными в них стеклами-очками.
На протяжении XX в. была разработана широкая номенклатура средств защиты лица, глаз и органов дыхания человека, в основе которых лежит использование стекла как прозрачного материала.
В середине XX в. появились пластмассовые солнечные очки. Они были легче очков со стеклянными линзами, но, к сожалению, пропускали ультрафиолетовую часть солнечного спектра. Вскоре обнаружилось их вредное влияние на зрение. В настоящее время они практически не производятся, так как появились более совершенные полимерные материалы, в отличие от старых пластмасс, отлично задерживающие широкий спектр вредных излучений.
Современные защитные очки и щитки защищают человека от крупных твердых частиц и осколков, от пыли, дыма и мелких частиц, от газа, пара и жидкостей, от частиц раскаленного металла и горячих твердых тел, от инфракрасного и ультрафиолетового излучений. Серия очков со специальными свойствами предназначена для защиты работников химических производств.
В XX в. задача защиты органов зрения человека встала и перед создателями подводного снаряжения. Для подводных работ на небольших глубинах были разработаны защитные маски с прозрачными стеклянными пластинами, позволяющими видеть под водой и не препятствующими свободе движений. Современные маски с очками защищают глаза акванавтов и дайверов, лыжников и прыгунов с трамплина, а также представителей многих других спортивных профессий.
С конца XX в. вместо обычного стекла повсеместно используют прочные и легкие полимерные материалы. Специальные стекла в шлемах водолазов, саперов, космонавтов и представителей многих других профессий обеспечивают возможность работы и индивидуальную защиту человека в разнообразных, в том числе экстремальных, условиях, включая открытый космос.
Применение средств защиты глаз и лица человека в производственной деятельности регулируется требованиями ГОСТ и определяется их назначением. Каталоги содержат сотни наименований очков и щитков с различной оптической точностью и механической прочностью, из различных материалов, в том числе поликарбоната, предназначенных для использования в различных областях жизнедеятельности человека.
Отметим, что в современных условиях защиту глаз и лица совмещают с возможностями коррекции зрения с помощью стекол со специальными оптическими свойствами.
Заключение
Прогресс человечества привел к опасному рассмотрению сфер его исследовательской и производительской деятельности. Но, обеспечивая себя средствами коллективной и индивидуальной защиты, человек одновре-
менно порождал все новые опасные и вредные факторы их производства.
Изобретение стекла явилось толчком к созданию разнообразных материалов с уникальными защитными свойствами. В той или иной форме именно стекло послужило незримой, но весьма ощутимой материальной основой развития современной науки и техники.
Glass in the history of life
G. B. Lyalkina, N. L. Lyalkina
Perm National Research Polytechnical University, Russia, 614600, Perm, Komsomol pr., 29 [email protected]; (342) 219-84-82
Glass played an important role in the history of life security. The second part of an article is dedicated to the history of glass in the creation of vision correction and protection of vision and a human face.
Key words: history of life security means of collective and individual protection; the history of glass.
