12.1 光学玻璃
18世纪中叶，霍尔（Chester Moor Hall，1703—1771）和多朗德（John Dollond，1706—1761）都在研究由光的色散引出的一些光学问题的解决办法，牛顿（Newton）此前也意识到色散总是出现在光的折射作用中（第Ⅲ卷，边码233）。他们发现，用两种类型的玻璃组成一个单透镜，可大大减少由于形成不同颜色的像而造成的干扰。最初发现这一现象的是霍尔，但其发展则应归功于多朗德——一位从事实际工作的光学仪器师，显然他是从为霍尔的消色差组合研磨透镜的巴斯（George Bass）那里了解到这项发现的。霍尔根据与1695年由格雷戈里（David Gregory）提出的观点相似的推理，通过对人眼的研究，从而确信制成消色差透镜是有可能的。经过一系列的实验，他于1729年发现了在色散作用方面具有足够差别的两种玻璃能够实现他的想法。大约在1733年，根据他指定的规格，一批真正的消色差透镜被制了出来，凹透镜部分是燧石玻璃，凸透镜部分则是冕牌玻璃。
尽管后来关于消色差透镜的发明权出现了一些争议，但是当多朗德于1758年在皇家学会宣读了一篇题为《关于光的不同折射性的若干实验的报告》（An Account of some Experiments concerning the different Refrangibility of Light）的论文以后，当年就被授予了这项专利。有关消色差物镜的数学理论显然还没有得到解决，直到后来才由乌普萨拉的克林根谢纳（Samuel Klingenstierna，1689—1785）于1760年公开发表。克林根谢纳曾于1755年给多朗德写信，说他对牛顿关于折射和色散的观点有些怀疑，并认为最好是进行进一步的实验验证。
这些发现具有重大的实用价值。在当时，望远镜和显微镜的透镜都还相当小，而且都是用厚的冕牌玻璃或平板玻璃研磨制成的，色像差会大大限制其使用性能。此时人们才发现，如果将冕牌玻璃制成的凸透镜与折射率较大的燧石玻璃制成的凹透镜配套粘合在一起，就能大大消除色像差效应。然而，遗憾的是，适用的玻璃却严重匮乏，部分原因是对光学品质的玻璃的需求量很小，以至于生产成本相当高昂。但不久以后发展玻璃制造技术的时机就成熟了，于是人们的注意力就转到了那一方面。
与制造光学玻璃有关的具有重大意义的发现是由一位瑞士人皮埃尔·路易斯·吉南（Pierre Louis Guinand，1748—1824）于18世纪末作出的。此人的经历极不平凡，其生涯是从木匠开始的，专门制作座钟外壳。随后，他又转向了利润十分丰厚的铸造座钟铃的工作。熔铸钟铃用的金属在操作过程中需要加以搅拌以使之均匀，吉南当时就产生了一个杰出的想法，认为也可以用这种方法对在坩埚内呈熔融状态的玻璃液进行搅拌，以提高其均匀度，这样就可以获得更好的可用于制造透镜的玻璃。
早在1768年，吉南就开始对光学玻璃产生了兴趣，当时就进行过小规模的实验性制造。起初，他的方法与他那个时代的同行并无多大差别，因此始终无法取得成功。他在1775年建起了自己的第一台大型熔窑，但是，由于这时他还未曾想到搅拌装置，以至于几乎毫无进展。直至1798年夏季，在经历了30年之久的努力之后，吉南才第一次使用了一个搅拌器。最初的搅拌器形式是蘑菇状的，并不完全有效。他之后又改换了其他几种样式，直到1805年才设计出了得到普遍采用的那种类型，这是一种用火泥烧制的中空的圆筒，通过一根带钩的铁棒可使其在熔融的玻璃液中移动。
吉南这项发现的价值在于，它能够解决在制造光学玻璃中存在的诸多疑难问题。光学玻璃的制造要求有比其他类型的玻璃更高的均匀度，如果它的整个组成不是均一的，其折射率就会有所变化，以至于会形成变形的像。因此，在燧石玻璃中——其主要成分是二氧化硅、氧化铅和氢氧化钾，密度相对较高的氧化铅在熔融材料中的分布会不均匀，这种变化可能会引起脉纹或条纹出现，这种缺陷在采用搅拌方法之前是无法控制的。
采用搅拌方法的主要优点在于，可使更高比例的相对较重的材料用在一批原料中，这又最终大大扩展了可供光学玻璃制造使用的成分的范围。对熔融的玻璃液进行搅拌的另一个优点是，如果搅拌操作的时间持续得很长，就有可能充分驱除在制造过程中产生的气泡。这样一来，就可增大透光率，因为以前有部分光线在气泡的表面被散射了。
吉南本身拥有的资源很有限，于是，他与创建慕尼黑光学研究所的德国制造商伍兹许内德尔（Utzschneider）建立了联系，并答应为他生产透镜。为此，他迁居到了巴伐利亚的贝内迪克特博伊伦，并与担任伍兹许内德尔经理的夫琅禾费（Joseph von Fraunhofer，1787—1826）协力，在完善搅拌操作程序方面取得了重大进展。吉南于1814年返回瑞士。
尽管搅拌操作程序在当时还是一项保密的工序，但是许多国家的玻璃制造商都迫切地想要了解其详细的内容，尤其是在吉南于1824年去世以后。1827年，法国的一位玻璃制造商邦当（Georges Bontemps）和一位光学仪器制造商勒尔布尔（J.N.Lerebours），同意用3000法郎从发明人的长子亨利·吉南（Henri Guinand）那里购买该项秘密。试验性的玻璃融化处理在舒瓦西勒鲁瓦的邦当的工厂里进行，第二年就生产出了优质的成品透镜。
在英格兰，直至1837年才由设在伯明翰的钱斯兄弟玻璃制造公司的卢卡斯·钱斯（Lucas Chance）与邦当签订了一项协议，获得了他的制造技术的详细内容。邦当立刻就获得了3000法郎的费用，这与他本人支付给亨利·吉南的数目相同，而且他还可以从该项业务中获得5/12的利润。钱斯还于1838年为吉南的这项操作程序申请了一项英格兰专利，但由于种种原因，在以后的10年内这项发明并未得到全面开发。(https://www.daowen.com)
1848年，邦当这位当时最著名的玻璃工艺技术专家，由于法国发生了革命而不得不离开那里。他与钱斯兄弟公司签订了一项协议，专门为他们的事业服务，特别是“按卢卡斯·钱斯1838年的专利从事光学玻璃的制造”。钱斯兄弟为他建造了一家新的公司，在短时间内就生产出了标准极高的光学玻璃，类型包括供望远镜使用的“硬质冕牌玻璃”和“重燧石玻璃”透镜，以及供照相机镜头使用的“软质冕牌玻璃”和“轻燧石玻璃”透镜。到1849年，伦敦的光学仪器制造商们报告说，钱斯燧石玻璃的品质甚至超过了瑞士燧石玻璃，在大气条件下不容易发生变化。1850年，钱斯公司开始对德国和奥地利的一批主要的光学仪器制造商供应玻璃。从此以后，透镜制造在尺寸和品质等方面都得到了稳步发展。
尽管如今我们已经探索到了光学玻璃制造的发展主线，但还有必要在这里提一下法拉第（Michael Faraday，1791—1867）的相关研究工作。1824年，英国皇家学会任命了一个委员会来筹划光学玻璃的改进问题，特别是那些适合做望远镜物镜的玻璃。委员会建议对光学玻璃的熔融工艺进行深入研究，并由法拉第主持这方面的工作，由约翰·赫歇尔爵士（Sir John Herschel）协助。赫歇尔从事测定折射率的工作，G.多朗德（G.Dollond，1774—1852）则负责将玻璃制成透镜。
当法拉第开始进行研究时，玻璃的熔融处理是在格林（Green）和佩莱特（Pellatt）位于福尔肯的玻璃工厂进行的（图版21B）。然而，这对于法拉第并不方便，因为工厂距皇家研究院有3英里之遥。因此，在1827年，一座小型熔窑就在研究院内建立起来，随后的两年里，法拉第对此项研究工作投入了大量时间，留下了有关这项研究工作的详尽记录。到1830年，当光学玻璃能够比较方便地从其他来源供应时，这项研究工作才不再继续进行下去。
赫歇尔父子俩都对与他们的天文学研究工作密切相关的透镜抱有很大的兴趣。父亲弗朗西斯·威廉·赫歇尔（Francis William Herschel，1738—1822）是土生土长的汉诺威人，在他生活的年代，该地区还仍然是与大英帝国结盟的一个王国，他用自制的仪器对北天区进行了4次观测。他的儿子约翰·赫歇尔爵士（1792—1871）与法拉第合作，将观测范围扩大到了南天区。
19世纪上半叶，对于光学玻璃制造工艺技术的发展起主导作用的有两个人，即德国的夫琅禾费和英国的哈考特（William Vernon Harcourt，1789—1871）。
夫琅禾费出生于巴伐利亚的施特劳宾，12岁时跟随慕尼黑的一名玻璃切割与抛光工当学徒。1818年，他担任了设在贝内迪克特博伊伦的光学研究所主管。他在与吉南联合工作之际，对于扩大重燧石玻璃和冕牌玻璃的应用范围做了很有价值的工作。这项研究是在定型的生产线上进行的，并未采用任何新的变更措施，但是对制成的玻璃进行的分光测定表明，其中有两例具有明显的次级光谱衰减现象。
夫琅禾费还花费了大量时间致力于光学仪器的改进工作，发明了用于对透镜和平面镜进行抛光处理的精巧机械，处理时不会改变镜面的曲率，还发明了球径计、测日仪和测微计等。他生产了19世纪早期的一些最精密的物镜，包括Dorpat赤道仪上用的9.5英寸的物镜。
哈考特贡献了25年以上的时间致力于光学玻璃组成方面的实验，进行了166次实验性熔融处理。由于缺乏适用的设备，而且只能进行小规模的实验工作，这使他的研究受到了很大限制，不过最后还是生产出了两个近乎没有瑕疵的钛玻璃盘，以及两种硼酸盐玻璃。他的研究工作证实了次级光谱问题是有可能被消除的。
