光学镜头上的增透膜原理

　　现代光学装置，如摄影机、电影放映机的镜头、潜水艇的潜望镜等，都是由许多光学元件棗透镜、棱镜等组成的.进入这些装置的光，在每一个镜面上都有一部分光被反射，因此只有10～20%的入射光通过装置，所成的像既暗又不清晰.计算表明，如果一个装置中包含有六个透镜，那么将有50%的光被反射.若在镜面上涂上一层透明薄膜，即增透膜(其材料为氟化镁)，就大大减少了光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量.单层增透膜的理论依据表明：当膜的折射率n膜满足：n=根号(n空*n玻)(其中n空、n玻分别为空气和玻璃的折射率)时，反射光的强度为零，光的透射率为100%.对于一般折射率在1.5左右的光学玻璃，为了用单层膜达到100%的增透效果，其膜的折射率=1.22.折射率如此低的镀膜材料很难找到.所以，现在一般都用折射率为1.38的氟化镁(MgF2)镀制单层增透膜.不过对于折射率较高的光学玻璃，单层氟化镁膜能达到很好的增透效果.当光射到两种透明介质的界面时，若光从光密介质射向光疏介质，光有可能发生全反射;当光从光疏介质射向光密介质，反射光有半波损失.对于玻璃镜头上的增透膜，其折射率大小介于玻璃和空气折射率之间，当光由空气射向镜头时，使得膜两面的反射光均有半波损失，从而使膜的厚度仅仅只满足两反射光的光程差为半个波长.膜的后表面上的反射光比前表面上的反射光多经历的路程，即为膜的厚度的两倍.所以，膜厚应为光在薄膜介质中波长的1/4，从而使两反射光相互抵消.由此可知，增透膜的厚度d=λ/4n(其中n为膜的折射率，λ为光在空气中的波长).对于增透效果很好的氟化镁膜，仍有约1.3%的光能量被反射，再加之对于其它波长的光，给定膜层的厚度不是这些光在薄膜中的波长的1/4倍，增透效果较差些.在通常情况下，入射光为白光，增透膜只能使一定波长的光反射时相互抵消，不可能使白光中所有波长的光都相互抵消.在选择增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入射时相互抵消，这时光谱边缘部分的红光和紫光并没有完全抵消，因此，涂有增透膜的光学镜面呈淡紫色.~现代光学装置，如摄影机、电影放映机的镜头、潜水艇的潜望镜等，都是由 许多光学元件棗透镜、棱镜等组成的.进入这些装置的光，在每一个镜面上都有一部分光 被反射，因此只有10～20%的入射光通过装置，所成的像既暗又不清晰.计算表明，如果一个装置中包含有六个透镜，那么将有50%的光被反射.若在镜面上涂上一层透明薄膜，即增透膜(其材料为氟化镁)，就大大减少了光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量.单层增透膜的理论依据表明：当膜的折射率n膜满足：n=根号(n空*n玻)(其中n空、n玻分别为空气和玻璃的折射率)时，反射光的强度为零，光的透射率为100%.对于一般折射率在1.5左右的光学玻璃，为了用单层膜达到100%的增透效果，其膜的折射率=1.22.折射率如此低的镀膜材料很难找到.所以，现在一般都用折射率为1.38的氟化镁(MgF2)镀制单层增透膜.不过对于折射率较高的光学玻璃，单层氟化镁膜能达到很好的增透效果.当光射到两种透明介质的界面时，若光从光密介质射向光疏介质，光有可能发生全反射;当光从光疏介质射向光密介质，反射光有半波损失.对于玻璃镜头上的增透膜，其折射率大小介于玻璃和空气折射率之间，当光由空气射向镜头时，使得膜两面的反射光均有半波损失，从而使膜的厚度仅仅只满足两反射光的光程差为半个波长.膜的后表面上的反射光比前表面上的反射光多经历的路程，即为膜的厚度的两倍.所以，膜厚应为光在薄膜介质中波长的1/4，从而使两反射光相互抵消.由此可知，增透膜的厚度d=λ/4n(其中n为膜的折射率，λ为光在空气中的波长 ).对于增透效果很好的氟化镁膜，仍有约1.3%的光能量被反射，再加之对于其它波长的光，给定膜层的厚度不是这些光在薄膜中的波长的1/4倍，增透效果较差些.在通常情况下，入射光为白光，增透膜只能使一定波长的光反射时相互抵消，不可能使白光中所有波长的光都相互抵消.在选择增透膜时，一般是使对人眼灵敏的绿色光在垂直入 射时相互抵消，这时光谱边缘部分的红光和紫光并没有完全抵消，因此，涂有增透膜的光学镜面呈淡紫色.