關(guān)于鍍膜-增透膜

在鏡頭前面涂上一層增透膜(一般是"氟化鈣",微溶于水),如果膜的厚度等于紅光(注意:這里說(shuō)的是紅光)在增透膜中波長(zhǎng)的四分之一時(shí),那么在這層膜的兩側(cè)反射回去的紅光就會(huì)發(fā)生干涉,從而相互抵消,你在鏡頭前將看不到一點(diǎn)反光,因?yàn)楦鶕?jù)能量守恒，這束紅光已經(jīng)全部穿過(guò)鏡頭了.

為什么我們從來(lái)沒(méi)有看到?jīng)]有反光的鏡頭? 原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)榭梢?jiàn)光有"紅、綠、藍(lán)"三種顏色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顧到一種顏色的光讓它完全進(jìn)入鏡頭，一般情況下都是讓綠光全部進(jìn)入的，這種情況下，你在可見(jiàn)光中看到的鏡頭反光其顏色就是藍(lán)紫色，因?yàn)檫@反射光中已經(jīng)沒(méi)有了綠光。膜的厚度也可以根據(jù)鏡頭的色彩特性來(lái)決定。

 可見(jiàn)增透膜的作用是減少反射光的強(qiáng)度，從而增加透射光的強(qiáng)度，使光學(xué)系統(tǒng)成像更清晰。

在光學(xué)元件中，由于元件表面的反射作用而使光能損失，為了減少元件表面的反射損失，常在光學(xué)元件表面鍍層透明介質(zhì)薄膜,這種薄膜就叫增透膜?？梢苑謩e從能量守恒的角度對(duì)增透膜增加透射的原理給予定性分析;根據(jù)菲涅爾公式和折射定律對(duì)增透膜增加透射的原理給予定量解釋;利用電動(dòng)力學(xué)的電磁理論對(duì)增透膜增加透射的原理給予理論解釋。

關(guān)于增透膜

在日常生活中，人們對(duì)光學(xué)增透膜的理解，存在著一些模糊的觀念。這些模糊的觀念不僅在高中生中有，而且在大學(xué)生中也是存在的。例如，有不少人認(rèn)為入射光從增透膜的上、下表面反射后形成兩列反射光，因?yàn)楣馐且圆ǖ男问絺鞑サ?，這兩列反射光干涉相消，使整個(gè)反射光減弱或消失，從而使透射光增強(qiáng)，透射率增大。然而他們無(wú)法理解:反射回來(lái)的兩列光不管是干涉相消還是干涉相長(zhǎng)，反射光肯定是沒(méi)有透射過(guò)去，因增加了一個(gè)反射面，反射回來(lái)的光應(yīng)該是多了，透射過(guò)去的光應(yīng)該是少了，這樣的話，應(yīng)當(dāng)說(shuō)增透膜不僅不能增透，而且要進(jìn)一步減弱光的透射，怎么是增強(qiáng)透射呢?也有人對(duì)增透膜的屬性和技術(shù)含量不甚了解，對(duì)它進(jìn)行清潔時(shí)造成許多不必要的損壞。隨著人類科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，增透膜的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此，利用光學(xué)及其他物理學(xué)知識(shí)對(duì)增透膜原理給以全面深入的解釋，同時(shí)對(duì)增透膜的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀作一介紹。讓人們對(duì)增透膜有一個(gè)全面深入的了解，進(jìn)而排除在應(yīng)用時(shí)的無(wú)知感和迷惑感。

增透原理

 定性分析

光學(xué)儀器中，光學(xué)元件表面的反射，不僅影響光學(xué)元件的通光能量;而且這些反射光還會(huì)在儀器中形成雜散光，影響光學(xué)儀器的成像質(zhì)量。為了解決這些問(wèn)題，通常在光學(xué)元件的表面鍍上一定厚度的單層或多層膜，目的是為了減小元件表面的反射光，這樣的膜叫光學(xué)增透膜(或減反膜)。

這里我們首先從能量守恒的角度對(duì)光學(xué)增透膜的增透原理給予分析。一般情況下，當(dāng)光入射在給定的材料的光學(xué)元件的表面時(shí)，所產(chǎn)生的反射光與透射光能量確定，在不考慮吸收、散射等其他因素時(shí)，反射光與透射光的總能量等于入射光的能量。即滿足能量守恒定律。當(dāng)光學(xué)元件表面鍍膜后，在不考慮膜的吸收及散射等其他因素時(shí)，反射光和透射光與入射光仍滿足能量守恒定律。而所鍍膜的作用是使反射光與透射光的能量重新分配。對(duì)增透膜而言，分配的結(jié)果使反射光的能量減小，透射光的能量增大。由此可見(jiàn)，增透膜的作用使得光學(xué)元件表面反射光與透射光的能量重新分配，分配的結(jié)果是透射光能量增大，反射光能量減小。光就有這樣的特性:通過(guò)改變反射區(qū)的光強(qiáng)可以改變透射區(qū)的光強(qiáng)。

研制和應(yīng)用

 增透膜材料

光學(xué)增透膜的研制，不僅要考慮它的透射率，而且還要考慮它的硬度，耐熱、耐寒性，與玻璃等光體的接合力氟化鎂度，耐光照射性，吸熱強(qiáng)度等因素，能滿足這么多條件的材料可想而知是很困難的。根據(jù)適合不同的需求，人們發(fā)現(xiàn)、常用的材料有氟化鎂、氧化鈦、硫化鉛、硒化鉛以及陶瓷紅外光紅外增透膜、乙烯基倍半硅氧烷雜化膜等。由于一般光學(xué)介質(zhì)都是玻璃，并在空氣中使用，那增透膜的折射率應(yīng)接近1.23?，F(xiàn)實(shí)中折射率小于氟化鎂(折射率為1.38)的鍍膜材料很少見(jiàn)，而且像氟化鎂那樣很好的滿足各種條件的材料更是稀少。因此，一般都用氟化鎂鍍制增透膜。雖然金剛石是迄今為止自然界中性能最優(yōu)良的材料，但是存在工藝條件過(guò)于苛刻和成本高的問(wèn)題。大規(guī)模的使用金剛石薄膜的條件還不具備。通過(guò)人們對(duì)增透膜的不斷發(fā)展和研究，相信會(huì)有比金剛石更為合適的材料被我們所發(fā)現(xiàn)利用，或者金剛石被大規(guī)模的使用。

鍍膜技術(shù)

隨著增透膜的不斷開(kāi)發(fā)和研究，光學(xué)增透膜的鍍膜技術(shù)也在不斷的發(fā)展。光學(xué)增透膜的厚度要控制在可見(jiàn)光波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)上，增透膜的均勻度的要求也非常的苛刻。盡管如此,在人們的不懈探索中，還是掌握了不少行之有效、先進(jìn)的鍍膜技術(shù)。常用的鍍膜方法有真空蒸鍍、化學(xué)氣相沉積、溶膠-凝膠鍍膜等方法。三者相比較，溶膠-凝膠鍍膜設(shè)備簡(jiǎn)單、能在常溫常壓下操作、膜層均勻性高、微觀結(jié)構(gòu)可控，適于不同形狀、尺寸的基片、能通過(guò)控制配方、制備工藝得到高激光破壞閾值的光學(xué)薄膜，已成為高功率激光薄膜的最具競(jìng)爭(zhēng)力的制備方法之一。

常用的薄膜,并沒(méi)有使透射光的光強(qiáng)達(dá)到最大，也就是說(shuō)沒(méi)有使反射光達(dá)到最弱。主要是要增透的光往往不是單色的，而是有一定的頻寬，而對(duì)于一個(gè)增透膜只對(duì)某一波長(zhǎng)的單色光有完全增透的作用。因此可以通過(guò)多層鍍膜技術(shù)來(lái)改善增透效果，同時(shí)也增加了透射光的線寬，也就是頻寬。隨著人們對(duì)增透膜的應(yīng)用和發(fā)展，有人設(shè)想為細(xì)小的光纖進(jìn)行鍍膜，由此可見(jiàn)這需要多么精密的鍍膜技術(shù)。