Просветление оптики
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Просветление оптики

Просветление оптики, уменьшение отражения коэффициентов поверхностей оптических деталей путём нанесения на них одной или нескольких непоглощающих плёнок. Без таких (просветляющих) плёнок потери на отражение света могут быть значительными; так в видимой области спектра (длина волны l = 400—700 нм) даже при нормальном падении лучей на границе воздух — оптическая среда они могут составлять до 10% от интенсивности падающего излучения (рис. 1); см.(смотри) также Отражение света, Френеля формулы). В системах с большим числом поверхностей, например в сложных объективах, потери света могут достигать 70% и более. Многократное отражение от преломляющих поверхностей вызывает появление внутри приборов рассеянного света, что ухудшает качество изображений, формируемых оптическими системами приборов. Эти нежелательные явления устраняются с помощью П. о., которое является одним из важнейших применений оптики тонких слоев (см. ниже об основных классах веществ, используемых в качестве материалов для просветляющих плёнок, и способах нанесения плёнок).

загрузка...

  П. о. — результат интерференции света, отражаемого от передних и задних границ просветляющих плёнок; она приводит к взаимному «гашению» отражённых световых волн и, следовательно, к усилению интенсивности проходящего света. При углах падения, близких к нормальному, эффект П. о. максимален, если толщина тонкой плёнки равна нечётному числу четвертей длины световой волны в материале плёнки, а преломления показатель (ПП) плёнки удовлетворяет равенству n22 = n1n3, где n1 и n3 — ПП сред, граничащих с плёнкой (часто первой средой является воздух). Отражённый свет ослабляется тем сильнее, чем больше разность n3 — n2; если же и n2 > n3, то интерференция отражённых от границ плёнки лучей, напротив, усилит интенсивность отражённого света (рис. 2).

  Изменяя толщину просветляющей плёнки, можно сместить минимум отражения в различные участки спектра. Покрытия с минимальным отражением в жёлтой области (l = 555 нм, область наибольшей чувствительности человеческого глаза) наносят на объективы, применяемые в черно-белой фотографии; в отражённом свете их поверхности имеют пурпурный оттенок (т. н. голубая оптика). В просветлённых объективах для цветной фотографии отражение минимально в голубой области спектра; оттенок их поверхностей — янтарный.

  Для деталей из стекла с низким ПП П. о. однослойными плёнками недостаточно эффективно. Применение двухслойных просветляющих плёнок позволяет почти полностью устранить отражение света от поверхности детали-подложки независимо от её ПП, но лишь в узкой области спектра. Трёхслойные просветляющие плёнки дают возможность получить равномерно низкое (~ 0,5%) отражение в широкой спектральной области, например во всём видимом диапазоне (рис. 3). Двух- и трёхслойные покрытия используют для П. о., работающей в ультрафиолетовой области, где из-за низкого значения n3 однослойные покрытия малоэффективны. Теоретически наилучшее П. о. в широкой области спектра может быть достигнуто с помощью неоднородных просветляющих плёнок, значение ПП которых плавно меняется от n подложки до n окружающей среды.

  В практически получаемых неоднородных плёнках сменяется ступенчато; ширина спектральной области с низким отражением увеличивается с возрастанием числа «ступенек», при этом характер изменения ПП становится более плавным.

  Лит. см.(смотри) при ст. Оптика тонких слоев.

  Л. Н. Капорский.

Рис. 2. Зависимость коэффициента отражения R от выраженной в долях световой волны l толщины тонкого слоя, нанесенного на подложку из стекла, для различных значений показателя преломления слоя n2. Показатель преломления стекла n3 = 1,52; n1 = 1 (воздух).

Рис. 1. Рассчитанная по формуле Френеля зависимость коэффициента отражения света R, падающего по нормали на границу раздела воздух — стекло, от показателя преломления стекла nст.

Рис. 3. Зависимости в диапазоне видимого света (400—700 нм) коэффициента отражения R поверхности стекла с n3 = 1,52 от длины волны света l: 1 — для непросветленной поверхности; 2 — для поверхности с однослойной просветляющей пленкой, показатель преломления которой n2 = 1,40; 3 — то же при n2 = 1,23; 4 — для поверхности с трехслойной просветляющей пленкой.