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 λ= 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. 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. Оптика тонких слоёв) (см. ниже об основных классах веществ, используемых в качестве материалов для просветляющих плёнок, и способах нанесения плёнок).

П. о. — результат интерференции света (См. Интерференция 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— n_2; 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 (λ= 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 (Просветление оптики 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 nподложки до nокружающей 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. при ст. Оптика тонких слоев (См. Оптика тонких слоёв).

Л. Н. Капорский.

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

Рис. 2. Зависимость коэффициента отражения R от выраженной в долях световой волны λ 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. 3. Зависимости в диапазоне видимого света (400—700 нм) коэффициента отражения R поверхности стекла с n₃ = 1,52 от длины волны света λ: 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.

ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ - увеличение прозрачности оптических деталей и уменьшение отражения от их поверхностей при покрытии их тонкими пленками (обусловлено интерференционными явлениями). Применяется для уменьшения световых потерь в оптических системах (напр., в сложных объективах).

ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ

уменьшение отражения коэффициентов поверхностей оптич. деталей путём нанесения на них непоглощающих плёнок, толщина к-рых соизмерима с длиной волны оптич. излучения. Без просветляющих плёнок, даже при норм. падении лучей, потери на отражение света могут составлять до 10% от интенсивности падающего излучения. В оптич. системах с большим числом поверхностей (напр., в объективах) потери света могут достигать 70% и более. Многократное отражение от преломляющих поверхностей приводит к появлению внутри приборов рассеянного света, что ухудшает качество изображений, формируемых оптич. системами приборов. Эти нежелат. явления устраняются с помощью П. о., к-рое явл. одним из важнейших применений оптики тонких слоев. 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 n2 удовлетворяет равенству n22=n1n3, где n1 и n3— ПП сред, граничащих с плёнкой (часто первой средой явл. воздух). Отражённый свет ослабляется тем сильнее, чем больше разность n3-n2; если же n2>n3, то интерференция отражённых от границ плёнки лучей, напротив, усилит интенсивность отражённого света (рис. 1).

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

Изменяя толщину просветляющей плёнки, можно сместить минимум отражения в разл. участки спектра.

Для деталей из стекла с низким ПП П. о. однослойными плёнками недостаточно эффективно.

Рис. 2. Зависимости в диапазоне видимого света (400—700 нм) коэфф. отражения R поверхности стекла с n3=l,52 от длины волны света l: 1— для непросветлённой поверхности; 2 — для поверхности с однослойной просветляющей плёнкой, показатель преломления к-рой n2=1,40; 3 — то же при n2=1,23; 4 — для поверхности с трёхслойной просветляющей плёнкой.

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 спектр. области, напр. во всём видимом диапазоне (рис. 2).

Двух- и трёхслойные покрытия используют для П. о., работающей в УФ области, где из-за низкого значения n3 однослойные покрытия малоэффективны. Наилучшее П. о. в широкой области спектра может быть достигнуто с помощью неоднородных просветляющих плёнок, значение ПП к-рых плавно меняется от n подложки до n окружающей среды. В практически получаемых неоднородных плёнках n меняется ступенчато; ширина спектр. области с низким отражением увеличивается с возрастанием числа «ступенек», приближающим характер изменения ПП к плавному.

просветле́ние о́птики

увеличение прозрачности оптических деталей за счёт уменьшения отражения от их поверхностей путём покрытия их тонкими плёнками (обусловлено интерференционными явлениями). Применяется для уменьшения световых потерь в оптических системах (например, в сложных объективах).

* * *

ПРОСВЕТЛЕ́НИЕ О́ПТИКИ, увеличение прозрачности оптических деталей и уменьшение отражения от их поверхностей при покрытии их тонкими пленками (обусловлено интерференционными явлениями). Применяется для уменьшения световых потерь в оптических системах (напр., в сложных объективах).

ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ — особая обработка каждой поверхности стёкол сложной оптической системы (линз, объективов и др.) для того, чтобы повысить их светопропускание и устранить нежелательное явление, состоящее в многократном отражении света от преломляющих поверхностей и появление внутри линзы рассеянного света, что ухудшает качестве изображений, формируемых оптическими системами с большим числом поверхностей. П. о. достигают путём нанесения покрытия на поверхности стёкол в виде прозрачных тонких плёнок с показателями преломления меньшими, чем у стекла. Лучи света, отражённые от обеих границ плёнки, интерферируют между собой, что приводит к взаимному «гашению» отражённых световых волн; стекло перестаёт отражать световые лучи, и вследствие этого увеличивается интенсивность проходящего света. Плёнки могут быть однослойными млн. многослойными, а также различной толщины. Плёнки на стекле можно создать обработкой его поверхности водными растворами кислот или нанесением слоя из кремнезёма и фтористых солей.