减反射膜.docx
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1、减反射膜增透膜工作原理光具有波粒二相性,即从微观上既可以把它理解成一种波、又可以把他理解成一束高速运动的粒子留意,这里可千万别把它理解成一种简洁的波和一种简洁的粒子。它们都是微观上来讲的。 红光波的波长=0.750 微米 紫光波长=0.400 微米。 而一个光子的质量是 6.63E-34 千克. 如此看来他们都远远不是我们所想想的那种宏观波和粒子.) 增透膜的原理是把光当成一种波来考虑的, 由于光波和机械波一样也具有干预的性质。在镜头前面涂上一层增透膜(一般是“氟化钙“,微溶于水),假设膜的厚度等于红光留意:这里说的是红光在增透膜中波长的四分之一时,那么在这层膜的两侧反射回去的红光就会发生干预
2、,从而相互抵消,你在镜头前将看不到一点反光,由于这束红光已经全部穿过镜头了.为什么我从来没有看到没有反光的镜头? 缘由很简洁,由于可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色,而膜的厚度是唯一的,所以只能照看到一种颜色的光让它完全进入镜头,一般状况下都是让绿光全部进入的,这种状况下,你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色,由于这反射光中已经没有了绿光。膜的厚度也可以依据镜头的颜色特性来打算。定义及其设计:二十世纪三十年月觉察的增透膜促进了薄膜光学的早期进展对于技术光学的推动来说,在全部的光学薄膜中,增透膜也起着最重要的作用直至今日,就其生产的总量来说,它照旧超过全部其他的薄膜 因此,争论
3、增透膜的设计和制备教术,对于生产实践有着重要的意义我们都知道,当光线从折射率 n0 的介质射入折射率为n1 的另一介质时,在两介质的分界面上就会产生光的反射假设介质没有吸取,分界面是一光学外表,光线又是垂直入射,则反射率 R 为透射率为投射率为:例如,折射率为 1。52 的冕牌玻璃,每个外表的反射约为 42左右。折射率较高的火石玻璃,则外表反射更为显著这种外表反射造成了两个严峻的后果:光能量损失,使象的亮度降低;外表反射光经过屡次反射或漫射,有一局部成为杂散光,最终也到达象平面,使象的衬度降低,从而影响系统的成象质量,特别是电视、电影摄影镜头等简洁系统,都包台了很多个与空气相邻的外表,如不敷上
4、增透膜将完全不能应用目前已有很多不同类型的增透膜可供利用以满足技术光学领域的极大局部需要可是简洁的光学系统和激光光学,对减反射性能往往有特别严格的要求例如大功率激光系统要求某些元件有极低的外表反射,以避开敏感元件受到不需要的反射的破坏此外,宽带增透膜提高了象质量、色平衡和作用距离,而使系统的全部性能增加因此,生产实际的需要促使了减反射膜的不断进展在比较简洁的光学系统中, 入射光的能量往往因屡次反射而损失。例如,高级照相机的镜头有六、七个透镜组成。反射损失的光能约占入射光能的一半,同时反射的杂散光还要影响成像的质量。为了削减入射光能在透镜玻璃外表上反射时所引起的损失,常在镜面上镀一层厚度均匀的透
5、亮薄膜常用氟化镁 MgF2,其折射率为 1.38,介于玻璃与空气之间,利用薄膜的干预使反射光能减到最小,这样的薄膜称为增透膜。现在我们来看一下简洁的单层增透膜。设膜的厚度为 e,当光垂直入射时,薄膜两外表反射光的光程差为 2ne,由于在膜的上、下外表反射时都有相位突变 ,结果没有附加的相位差,两反射光干预相消时应满足:单层增透膜膜的最小厚度应为相应于 k=0 由于反射光相消,因而透射光加强。单层增透膜只能使某个特定波长 的光尽量削减反射,对于相近波长的其他反射光也有不同程度的减弱,但不是减到最弱,对于一般的照相机和目视光学仪器,常选人眼最敏感的波长 =550nm 作为“把握波长”,在白光下观看
6、此薄膜的反射光,黄绿色光最弱,红光蓝光相对强一些,因此镜面呈篮紫色。有些光学器件需要削减其透射率,以增加反射光的强度。如氦氖激光器中的谐振腔反射镜,要求对波长 =632.8nm 的单色光的反射率达 99%以上。假设把低折射率的膜改成同样厚度的高折射率的膜,则薄膜上下外表的两反射光使干预加强,这就使反射光增加了,而透射光就减弱,这样的薄膜就是增反膜或高反射膜。一般的单层增反膜可使反射率提高到30%以上,而多层增反膜可以提 高的更多。由于这种介质膜对光的吸取很少,所以比镀银、镀铝的反射镜效果更佳一、镀减反射膜有什么好处1.镜面反射光线通过镜片的前后外表时,不但会产生折射,还会产生反射。这种在镜片前
7、外表产生的反射光会使别人看戴镜者眼睛时,看到的却是镜片外表一片白光。拍照时,这种反光还会严峻影响戴镜者的美观。2. “鬼影“眼镜光学理论认为眼镜片屈光力会使所视物体在戴镜者的远点形成一个清楚的像,也可以解释为所视物的光线通过镜片发生偏折并*于视网膜上,形成像点。但是由于屈光镜片的前后外表的曲率不同,并且存在确定量的反射光,它们之间会产生内反射光。内反射光会在远点球面四周产生虚像,也就是在视网膜的像点四周产生虚像点。这些虚像点会影响视物的清楚度和舒适性。3. 眩光象全部光学系统一样,眼睛并不完善,在视网膜上所成的像不是一个点,而是一个模糊圈。因此,二个相邻点的感觉是由二个并列的或多或少重叠的模糊
8、圈产生的。只要二点之间的距离足够大,在视网膜上的成像就会产生二点的感觉,但是假设二点太接近, 那么二个模糊圈会趋向与重合,被误认为是一个点。比照度可以用来反映这种现象,表达视力的清楚度。比照值必需大于某一确定值觉察阈,相当于 12才能够确保眼睛区分二个邻近点。比照度的计算公式为:Da-b)/(a+b)其中 C 为比照度,二个相邻物点在视网膜上所成像的感觉最高值为a,相邻部份的最低值为b。假设比照度C 值越高,说明视觉系统对该二点的区分率越高,感觉越清楚;假设二个物点格外接近,它们的相邻局部的最低值比较接近于最高值,则C 值低,说明视觉系统对该二点感到不清楚,或不能清楚区分。让我们来模拟这样一个
9、场景产:夜晚,一位戴眼镜的驾车者清楚地观看对面远处有二辆自行车正冲着他的车骑过来。此时,跟随其后的汽车的前灯在驾车者镜片后外表上产生反射:该反射光在视网膜上形成的像增加了二个被观看点的强度自行车车灯。所以,a 段和b 段的长度增加,即然分母(a+b)增加,而分子a-b)保持不变,于是就引起了C 值的削减。比照减小的结果会令驾驶员最初产生的存在二个骑车人的感觉重合成为单一的像,就好比区分它们的角度被突然减小!4. 透过量反射光占入射光的百分比取决于镜片材料的折射率,可通过反射量的公式进展计算。反射量公式:Rn-1)平方/(n+1)平方R:镜片的单面反射量n:镜片材料的折射率例如一般树脂材料的折射
10、率为 1.50,反射光R1.501平方/1.501平方0.044%。镜片有两个外表,假设R1 为镜片前外表的量,R2 为镜片后外表的反射量,则镜片的总反射量RR1R2。计算 R2 的反射量时,入射光为 100%R1。镜片的透光量T100%-R1-R2。由此可见,高折射率的镜片假设没有减反射膜,反射光会对戴镜者带来的不适感比较猛烈。二、原理减反射膜是以光的波动性和干预现象为根底的。二个振幅一样,波长一样的光波叠加,那么光波的振幅增加;假设二个光波原由一样,波程相差,假设这二个光波叠加,那么相互抵消了。减反射膜就是利用了这个原理,在镜片的外表镀上减反射膜,使得膜层前后外表产生的反射光相互干扰,从而
11、抵消了反射光,到达减反射的效果。1.振幅条件膜层材料的折射率必需等于镜片片基材料折射率的平方根。一、为什么需要镀减反射膜?1. 镜面反射光线通过镜片的前后外表时,不但会产生折射,还会产生反射。这种在镜片前外表产生的反射光会使别人看戴镜者眼睛时,看到的却是镜片外表一片白光。拍照时,这种反光还会严峻影响戴镜者的美观。2. “鬼影“眼镜光学理论认为眼镜片屈光力会使所视物体在戴镜者的远点形成一个清楚的像,也可以解释为所视物的光线通过镜片发生偏折并聚拢于视网膜上,形成像点。但是由于屈光镜片的前后外表的曲率不同,并且存在确定量的反射光,它们之间会产生内反射光。内反射光会在远点球面四周产生虚像,也就是在视网
12、膜的像点四周产生虚像点。这些虚像点会影响视物的清楚度和舒适性。3. 眩光象全部光学系统一样,眼睛并不完善,在视网膜上所成的像不是一个点,而是一个模糊圈。因此,二个相邻点的感觉是由二个并列的或多或少重叠的模糊圈产生的。只要二点之间的距离足够大,在视网膜上的成像就会产生二点的感觉,但是假设二点太接近,那么二个模糊圈会趋向与重合,被误认为是一个点。比照度可以用来反映这种现象,表达视力的清楚度。比照值必需大于某一确定值觉察阈,相当于 12才能够确保眼睛区分二个邻近点。比照度的计算公式为:Da-b)/(a+b)其中 C 为比照度,二个相邻物点在视网膜上所成像的感觉最高值为 a,相邻部份的最低值为b。假设
13、比照度 C 值越高,说明视觉系统对该二点的区分率越高,感觉越清楚;假设二个物点格外接近,它们的相邻局部的最低值比较接近于最高值,则 C 值低,说明视觉系统对该二点感到不清楚,或不能清楚区分。让我们来模拟这样一个场景产:夜晚,一位戴眼镜的驾车者清楚地观看对面远处有二辆自行车正冲着他的车骑过来。此时,跟随其后的汽车的前灯在驾车者镜片后外表上产生反射:该反射光在视网膜上形成的像增加了二个被观看点的强度自行车车灯。所以, a 段和 b 段的长度增加,即然分母(a+b)增加,而分子a-b)保持不变,于是就引起了 C 值的削减。比照减小的结果会令驾驶员最初产生的存在二个骑车人的感觉重合成为单一的像,就好比
14、区分它们的角度被突然减小!4. 透过量反射光占入射光的百分比取决于镜片材料的折射率,可通过反射量的公式进展计算。反射量公式:Rn-1)平方/(n+1)平方R:镜片的单面反射量n:镜片材料的折射率例如一般树脂材料的折射率为 1.50,反射光 R1.501平方/1.501平方0.044%。镜片有两个外表,假设 R1 为镜片前外表的量,R2 为镜片后外表的反射量,则镜片的总反射量 RR1R2。计算 R2 的反射量时,入射光为 100%R1。镜片的透光量T100%-R1-R2。由此可见,高折射率的镜片假设没有减反射膜,反射光会对戴镜者带来的不适感比较猛烈。二、原理减反射膜是以光的波动性和干预现象为根底
15、的。二个振幅一样,波长一样的光波叠加,那么光波的振幅增加;假设二个光波原由一样,波程相差,假设这二个光波叠加,那么相互抵消了。减反射膜就是利用了这个原理,在镜片的外表镀上减反射膜,使得膜层前后外表产生的反射光相互干扰,从而抵消了反射光,到达减反射的效果。1. 振幅条件膜层材料的折射率必需等于镜片片基材料折射率的平方根。2. 位相条件膜层厚度应为基准光的 1/4 波长。d=/4 =555nm 时,d=555/4=139nm对于减反射膜层,很多眼镜片生产商承受人眼敏感度较高的光波波长为 555nm)。当镀膜的厚度过薄139nm),反射光会显出浅棕黄色,假设呈蓝色则表示镀膜的厚度过厚 139nm。镀
16、膜反射膜层的目的是要削减光线的反射,但并不行能做到没有反射光线。镜片的外表也总会有残留的颜色,但残留颜色哪种是最好的,其实并没有标准,目前主要是以个人对颜色的喜好为主,较多为绿色色系。我们也会觉察残留颜色在镜片凸面与凹面的曲率不同也使镀膜的速度不同,因此在镜片中心局部呈绿色,而在边缘局部则为淡紫红色或其它颜色。3. 镀减反射膜技术有机镜片镀膜的难度要比玻璃镜片高。玻璃材料能够承受 300 C 以上的高温,而有机镜片在超过 100 C 时便会发黄,随后很快分解。可以用于玻璃镜片的减反射膜材料通常承受氟化镁MgF2,但由于氟化镁的镀膜工艺必需在高于200C 的环境下进展,否则不能附着于镜片的外表,
17、所以有机镜片并不承受它。20 世纪 90 年月以后,随着真空镀膜技术的进展,利用离子束轰击技术,使得膜层与镜片的结合,膜层间的结合得到了改进。而且提炼出的象氧化钛,氧化锆等高纯度金属氧化物材料可以通过蒸发工艺镀于树脂镜片的外表,到达良好的减反射效果。以下对有机镜片的减反射膜镀膜技术作一介绍。1. 镀膜前的预备镜片在承受镀膜前必需进展预清洗,这种清洗要求很高,到达分子级。在清洗槽中分别放置各种清洗液,并承受超声波加强清洗效果,当镜片清洗完后,放进真空舱内,在此过程中要特别留意避开空气中的灰尘和垃圾再黏附在镜片外表。最终的清洗是在真空舱内,在此过程中要特别留意避开空气中的灰尘和垃圾再黏附在镜片外表
18、。最终的清洗是在真空舱内镀前进展的,放置在真空舱内的离子枪将轰击镜片的外表例如用氩离子,完成此道清洗工序后即进展减反射膜的镀膜。2. 真空镀膜真空蒸发工艺能够保证将纯质的镀膜材料镀于镜片的外表,同时在蒸发过程中,对镀膜材料的化学成分能严密把握。真空蒸发工艺能够对于膜层的厚度准确把握,精度到达。3. 膜层结实性对眼镜片而言,膜层的结实性是至关重要的,是镜片重要的质量指标。镜片的质量指标包括镜片抗磨损、抗文化馆、抗温差等。因此现在有了很多针对性的物理化学测试方法,在模拟戴镜者的使用条件下,对镀膜镜片进展膜层牢度质量的测试。这些测试方法包括:盐水试验、蒸汽试验、去离子水试验、钢丝绒磨擦试验、溶解试验
19、、黏着试验、温差试验和潮湿度试验等一、滤光镜的滤光原理是什么?滤光镜是摄影中不行缺少的光学器件,它能依据规定的需要转变入射光的光谱强度分佈或使其偏振状態发生变化。就光学行为而言,主要是透射、反射、偏振和密度衰减、散射等。图 493 所示是光通过滤光片时反射和透射的示意图。实际在滤光镜两个外表处都同时发生透射和反射。从能量角度看,常以反射率、透射率及吸取率表示能量的安排状况,依据不同的需要令它们有不同的安排状况。滤光镜的材料吸取的辐射通常是以热、萤光或在材料中进展的光化学反响的形式释放出来。二、滤光镜有多少种?滤光镜的种类很多,而且可以从不同的角度来分,从用途方面可分为黑白摄影专用滤光镜、彩色摄
20、影专用滤光镜、彩色、黑白摄影中通用的滤光镜及特别效果滤光镜等。1. 黑白摄影专用滤光镜有几种?黑白摄影专用滤光镜从形態上区分有色胶膜滤光镜、玻璃粘合色胶膜滤光镜和玻璃滤光镜等。色胶膜滤光镜是把染料混合到精胶之中製成的透亮色胶膜,一般多是方形,用时加在镜头前面。其优点是:因胶膜薄、对镜头的焦点影响很小;顏色种类多;透亮度高;价廉等。其缺点是:简洁落上尘土和沾染指纹;不易擦试;温度高时易腿色;怕潮湿; 假设使用时间长,胶膜会变硬而裂碎等。玻璃粘合色胶膜滤光镜是將有顏色的胶膜粘在两层玻璃中间。其优点是:顏色深浅的等级多;透亮度高;它比色胶膜滤光镜结实;易於擦试。其缺点是:厚度大,假设玻璃磨制不精,对
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