Что значит просветленная оптика
Просветлённая оптика
Просветле́ние о́птики — нанесение для увеличения светопропускания оптической системы на поверхность линз, граничащих с воздухом, тончайшей плёнки или нескольких плёнок одна поверх другой, коэффициент преломления которых меньше коэффициента преломления стекла линз.
Просветляющие плёнки уменьшают светорассеяние и отражение падающего света от поверхности оптического элемента, соответственно улучшая светопропускание системы и контраст оптического изображения. Просветлённый объектив требует бережного обращения, так как плёнки, нанесенные на поверхность линз, легко повреждаются. Особенно они разрушаются маслом и жиром, попадающим на линзу. По методике нанесения и составу просветляющего покрытия просветление бывает физическим и химическим.
Содержание
Однослойное просветление
Толщина просветляющего слоя (например, кремниевой кислоты) равняется 1/4 длины световой волны. В этом случае лучи, отражённые от её наружной и внутренней сторон, погасятся вследствие интерференции и их интенсивность станет равной нулю. Для наилучшего эффекта коэффициент преломления просветляющей плёнки должен равняться квадратному корню коэффициента преломления оптического стекла линзы, но реально применимые материалы с таким показателем преломления отсутствуют.
Этот метод подавления отражения света зависит от длины волны. В первых просветлённых объективах добивались понижения коэффициэнта отражения для лучей зелёного участка спектра (555 нм — область наибольшей чувствительности человеческого глаза), поэтому объективы имели сине-фиолетовую или голубовато-зелёную окраску («голубая оптика»). Такие объективы на просвет имеют жёлтую окраску.
Многослойное просветление
Оптика с многослойным просветлением обычно маркируется буквами МС (например, МС Мир-47М 2,5/20)
См. также
Литература
Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.
Просветление оптики
Просветле́ние о́птики — это нанесение на поверхность линз, граничащих с воздухом, тончайшей плёнки или нескольких плёнок одна поверх другой. Это необходимо для увеличения светопропускания оптической системы. Показатель преломления таких плёнок меньше показателя преломления стёкол линз.
Просветляющие плёнки уменьшают светорассеяние и отражение падающего света от поверхности оптического элемента, соответственно улучшая светопропускание системы и контраст оптического изображения. Просветлённый объектив требует бережного обращения, так как плёнки, нанесенные на поверхность линз, легко повредить. Кроме того, тончайшие пленки загрязнений (жир, масло) на поверхности просветляющего покрытия нарушают его работу и резко увеличивают отражение света от загрязненной поверхности. Следует помнить, что следы пальцев со временем разрушают не только просветление, но и поверхность самого стекла. По методике нанесения и составу просветляющего покрытия просветление бывает физическим (напыление) и химическим (травление).
Содержание
Однослойное просветление
Толщина просветляющего слоя (например, кремниевой кислоты) равняется 1/4 длины световой волны. В этом случае лучи, отражённые от её наружной и внутренней сторон, погасятся вследствие интерференции и их интенсивность станет равной нулю. Для наилучшего эффекта показатель преломления просветляющей плёнки должен равняться квадратному корню показателя преломления оптического стекла линзы. Наиболее подходящим материалом для просветляющей пленки является фторид бария, обладающий весьма низким (n=1,38) показателем преломления. Однако, фторид бария растворим в воде и требует нанесения защитного покрытия.
Отражательная способность стекла, просветленного таким способом, сильно зависит от длины волны, что является основным недостатком однослойного просветления. Минимум отражательной способности соответствует длине волны λ=4d·n, где d — толщина пленки, n — ее показатель преломления, В первых просветлённых объективах добивались понижения коэффициента отражения для лучей зелёного участка спектра (555 нм — область наибольшей чувствительности человеческого глаза), поэтому на отражение, стекла таких объективов имели сине-фиолетовую или голубовато-зелёную окраску («голубая оптика»). Напротив, пропускание света таким объективом максимально на этой длине волны, что приводило к заметному окрашиванию изображения.
В настоящее время однослойное просветление часто используется для лазерной оптики, рассчитанной на работу в узком спектральном диапазоне. Используя стекла с относительно высоким показателем преломления и напыляя пленку фторида бария, удается добиться минимальной отражающей способности около 1 %. Главным преимуществом такого просветления является его дешевизна.
Многослойное просветление
Многослойное просветляющее покрытие представляет собой последовательность чередующихся слоев (их число достигает 15 и более) из двух (или более) материалов с различными показателями преломления. Многослойные просветляющие покрытия характеризуются низкими потерями на отражение (узкополосные покрытия для лазерной оптики с отражательной способностью около 0,3 % и менее, широкополосные — до 0,5 %). Основное преимущество многослойного просветления применительно к фотографической и наблюдательной оптике — незначительная зависимость отражательной способности от длины волны в пределах видимого спектра (на графике отражательной способности от длины волны наблюдаются два и более минимума, разделенных небольшими максимумами, а за пределами рабочей полосы наблюдается сильный рост отражательной способности), что существенно уменьшает искажения цвета. Отражения от поверхности линз с многослойным просветлением в зависимости от качества имеют различные оттенки зеленого и фиолетового цвета, вплоть до очень слабых серо-зеленоватых у объективов последних годов выпуска. Оптика с многослойным просветлением ранее маркировалась буквами МС (например, МС Мир-47М 2,5/20). В настоящее время специальное обозначение многослойного просветления встречается редко, так как его использование стало стандартом. Иногда встречаются «фирменные» обозначения особых его разновидностей SMC (Pentax), Super Integrated Coating, Nano (Nikon) и другие. В состав многослойного просветляющего покрытия, помимо собственно просветляющих слоев, обычно входят вспомогательные слои — улучшающие сцепление со стеклом, защитные, гидрофобные и др.
Инфракрасная оптика
Текстурированные покрытия
Добиться уменьшения отражения можно с помощью текстурирования поверхности, то есть создания на ней массива из конусообразных рассеивателей или двумерных канавок. Такой способ был впервые обнаружен при изучении структуры глаза некоторых видов мотыльков. Наружная поверхность роговицы глаза таких мотыльков, играющая роль линзы, покрыта сетью конусообразных пупырышек, называемых роговичными сосками, обычно высотой не больше 300 нм и примерно таким же расстоянием между ними. Поскольку длина волны видимого света больше размера пупырышек, их оптические свойства могут описываться с помощью приближения эффективной среды. Согласно этому приближению свет распространяется через них так же, как если бы он распространялся через среду с непрерывно меняющейся эффективной диэлектрической проницаемостью. Это в свою очередь приводит к уменьшению коэффициента отражения, что позволяет мотылькам хорошо видеть темноте, а также оставаться незамеченными для хищников вследствие уменьшения отражательной способности от глаз.
См. также
Источники
Литература
Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.
БЛОГ ДМИТРИЯ ЕВТИФЕЕВА
Мои эксперименты в области фотосъемки, статьи по фототехнике и оптике
Просветление объективов. Однослойное и мультипросветление
Наверное мало уже кто помнит, когда выпускались объективы без просветления, тем не менее на рынке много таких линз и линз с однослойным просветлением. В чём отличие таких объективов от объективов с многослойным просветлением?
авторы исходного эссе: http://www.pebbleplace.com/Personal/Contax_db_Coatings.html
http://www.panix.com/
Непросветленные линзы
Я переведу отрывок со своими комментариями. Можете меня поправлять, если есть что.
автор: ALEXANDER LEE
Однослойное просветление
После однослойного просветления проходящий через линзу свет теряет 2-4% на одну пропускающую поверхность. Добавляя просветление в толщину четверти длины волны может очень сильно увеличить эффективность покрытия, но может полностью блокировать некоторые длины волн света или частично блокировать остальные. Обычно голубовато-зеленые длины волн блокируются оранжевым просветлениями, а зеленые блокируются фиолетовым просветлением (прим.ред: речь идёт о видимом спектре).
Многослойное просветление
Мультипросветление было впервые реализовано как два отдельных покрытия на разных толщинах длин волн (прим.ред: речь про толщину покрытия) на различных пропускающих свет поверхностях (линзах) для того, чтобы сбалансировать цветовой баланс попадающего на пленку (прим.ред: в то время, сейчас сенсор) света. То мультипросветление, которые мы знаем сейчас выглядит как одно покрытие «приклеенное» к другому (впервые использован метод в объективах фирмы Leitz) и уменьшало эффект рассеяния света до ½-1% на одну пропускающую поверхность. Классическое второе покрытие было выполнено из оксида висмута, и имело толщину четверти длины волны (прим.ред: покрытие из 2-х слоёв для выравнивания цветового баланса и не только). Обычно второй слой имел оранжево-жёлтый цвет, а первый слой имел зелёно-голубой, давая в сумме на выходе слабый зелёный цвет просветления. Мультипросветленный Carl Zeiss Planar теперь в сумме терял теперь всего 4-8% света. Огромная разница!
Однослойное и мультипросветление позволило дизайнерам объективов использовать более сложные конструкции объективов с большим воздушным зазором между линзами (прим.ред: иначе значительно усиливались ХА — хроматические аберрации). Разница между непросветленным объективами и просветленными огромна. Разница между однослойным просветлением и многослойным заметно, но не так значительно как между просветленными и непросветленными.
Просветление и мультипросветление открыло путь к ранее невозможным сложным многоэлементным широкоугольным объективам. Просветление не спасёт вас в некоторых сложных условиях освещения, таких как контровый свет солнца, так что используйте бленды! (прим.ред: не спасёт, но разница просто потрясающая при съемке советскими линзами с однослойным просветлением и цейсовским мультипросветлением. Современное цейсовское мультипросветление просто чудо, неплохо сохраняет контраст даже при контровой съемке солнца)»
Комментарии редактора (мои)
Вот теперь мне стало ясно, что кроется в таких эффектах на советской оптике.
зенитар-м 50/1.7 МС многослойное ли просветление на самом деле?
Что-то я теперь стал сомневаться. Вобщем все советские объективы подлежат проверке на качество просветления линз. На них замечено существенное падение контраста при боковом и контровом свете. Да и при обычном тоже контраст невелик. Независимо от аббревиатуры МС!
Хотите бесплатно получать свежие
статьи по фото?
Читайте также:
Добавить комментарий Отменить ответ
19 thoughts on “ Просветление объективов. Однослойное и мультипросветление ”
Вот и я попался с этим просветление.
Купив объектив 3М-5А-МС.
Задача стояла снимать в ИК диапазоне на очень большой дальности, покупал под Nikon 1j1. Результат ноль. ИК не проходит вообще. На родной объектив снимки в ИК все прекрасно, но в 3М. Все глухо.
Лучше бы я купил Canon SX530HS но я погнал я за диаметром оптики в 77мм.
Похоже играет роль именно низкое качество советского просветления.
Так что не всегда размер имеет значение.
Очень сильно мучает один вопрос:
Имеется камера Nikon D3200 и объектив nikkor 18-55 1:3.5-5.6 ll. На объективе есть просветляющее покрытие. Стоит ли брать поляризационный фильтр с просветляющим покрытием или нужен фильтр без покрытия? Боюсь, что дополнительное просветление будет только во вред.
Вопрос насчет примера в виде гистограммы. Отсутствие диапазона глубоких теней не может ли быть связано с большей экспозицией, например из-за погрешности диафрагмы объектива? То, что светА при этом не выбиты, может быть заслугой внутрикамерной автоматики, работающей на стадии RAW еще до конвертации.
Евгений, снимки сделаны на камеру Canon 5D mark II, на ней нет режима приоритета светов. Света на ней «прекрасно» выбиваются в пересвет.
На какой-то более современной камере, возможно, удалось бы реализовать описанный вами сценарий.
Ну и если говорить о погрешностях диафрагмы, то стоит заметить, что у камер с электрическим управлением диафрагмы она тоже закрывается не всегда идеально в тоже самое положение. Но погрешность ничтожно мала.
Насчет погрешности диафрагмы вопрос непростой, но практически наверняка решаемый. А насчет внутрикамерной обработки я имел ввиду не находящийся по контролем пользователя приоритет светов, а недокументированные и непрописанные в инструкции внутрикамерные процессы обработки. А в равной степени непрописанные процессы обработки в RAW-конверторах фирмы ADOBE и многих других. Это можно проверить только специальными программами типа RAW-digger или новейшей FastRawViewer от LibRAW. Кстати, на их сайте и описано, как происходят эти внутрикамерные фокусы и к чему они приводят.
Евгений, я читал про процессы обработки в разных камерах. В основном все сводится к бездоказательным утверждениям. Наибольшие нападки на Pentax, возможно там что-то и есть, раз столько шума именно про Пентакс.
Но про Canon и Nikon я таких утверждений не слышал.
Переэкспонировать снимок не так сложно и если бы камера занялась спасением светов, то любой опытный фотограф это бы почувствовал и поднял шум. Потому как для таких вещей есть HDR и никому не нужен насильственный HDR.
А тем более про это сказали бы авторы указанных вами программ. Из слов автора RAW-digger я узнал лишь о поправке в минус в Adobe Camera Raw (для всех RAW файлов) и компрессии сигнала в новых камерах Sony.
О том, что есть спасение светов в камерах Canon и Nikon — не видел. Есть вы такое видели, то дайте, пожалуйста, ссылку.
Практикой это не подтверждается т.к. легко снять шкалу с градациями по ступеням и посмотреть как меняется их яркость. Если бы самые яркие, выбивающиеся в белый, становились серыми — это было бы сразу заметно (шкалу я использую).
здесь пример клиппинга светов в зеленом канале, не отображаемый камерной гистограммой
С тем, что гистограмма может неправильно показывать переэкспозицию я не спорил. Но вы говорите, что камера компенсирует света в минус, чтобы не было клиппинга, а это ничем не доказано.
Также, как и предположение о неточно работающей диафрагме на Зенитаре.
Статью про клиппинг зеленого прочитал. Ранее её не читал, но про маджента-фильтры для выравнивания каналов знал. Вот только практической ценности в этом не так много, как хотелось бы.
Дмитрий подскажите приоритет светов работает только в JPEG или в RAW тоже? Приоритет светов это же программный метод. А если он работает в RAW то придётся проявлять только родным конвертером или сторонние эту поправку тоже увидят. Просто нигде внятной информации не нашёл.
К сожалению автор не совсем правильно понимает вопрос о просветлении оптики.
Отражение от поверхности линзы(хоть цейса, хоть нашей) составляет 4,2% при нормальном падении(формула Френеля) поэтому у 4 линз пропускание составит только 68%. остальной свет будет рассеиваться в объективе и даст паразитную засветку.
Пример трехслойного просветления приведен на моей страничке. Цвета просветляющих покрытий зависят от отражения на границах просветляемого диапазона и мало что говорят о качестве просветления. Если только не сравнивать однотипные просветления с ошибками в толщинах.
Виктор, не стоит быть категоричным и желательно внимательно читать, прежде, чем критиковать. Речь была не про 4 линзы, а про 4 поверхности.
Оптические схемы этих объективов (Protar, Dagor, Tessar) можно посмотреть на моём сайте.
Поэтому посчитано всё верно (считал не я).
Примера на вашей страничке не увидел. Только график. График — не пример просветления.
Я нигде не говорил, что цвет просветления говорит о его качестве (это если вы хотели меня поправить). Если дополнить, то — пожалуйста.
Зато по цвету просветления можно отслеживать момент, когда производитель меняет технологию просветления. Меняет её он без предупреждения и это уже сказывается на качестве снимка.
В наше время про ошибки в толщинах просветлений говорить не приходится. Сейчас уже не 1970-ый год, когда и мультипросветления нормального не было. Технологии шагнули далеко вперед. Слоёв наносят уже более семи на нормальных объективах.
Спасибо за комментарий, но желаю вам не быть столь категоричным!
Смею обнаглеть, но, как мне помнится, технологию «мультипросветления» впервые применил не Лейтц, а Фудзи в своих киностеклах. А первые «мультипросветленные» фотостекла сделал Пентакс, кажется в 1967 году (Лейка тогда ничего подобного не производила). Двухслойное просветление, которое тогда было в ходу у многих фирм, в т.ч. и в СССР, и которое жутко косячило цветопередачу, вскорости умерло, благодаря Асахи, которое изобрело чудесный способ накатки разнотолщинных пленок на основе, если память не врет, фтористого лития.
Всё немного не так.
Технологию мультипросветления в лабораторных условиях первым опробовал Zeiss. Но это и логично тк он первый реализовал и качественное однослойное просветление. У них было время экспериментировать всю войну. Тогда оптика была нужна для прицелов и потому финансировались разработки хорошо.
Но мультипросветления тех времён (2-3 слоя) были малоэффективны и плохо держались на стеклах. Потому никто их не афишировал и старались избегать многослойного просветления. Использовали однослойное на разных поверхностях линзы, чтобы в сумме нейтрализовать смещение цветового баланса на снимке.
Первым двухслойным был объектив Minolta для TTL камер. Но как я уже говорил — плюсов оно не давало по сравнению с однослойным на разных поверхностях линз и потому было забыто.
Настоящее качественное многослойное просветление было разработано американской компанией Optical Coating Laboratory Inc. [OCLI] для космических программ NASA. С этой компанией сотрудничал Carl Zeiss. И в тоже самое время он сотрудничал с Asahi Pentax.
Технологию мультипросветления лицензировали и её получили сразу и Zeiss и Pentax.
Каждый в меру своих умений её модифицировал. Это было возможно тк главная сложность была в способе закрепления слоёв мультипросветления, а не в расчёте их толщин и секрета их состава тоже не было.
Соответственно Asahi Pentax ничего не изобретал.
В пользу этого, кстати, говорит и то, что Canon и Nikon точно также и в том же году лицензировали технологию мультипросветления и выпустили свои мультипросветленные объективы. Выпустили лишь чуть-чуть позже.
Fuji использовала мультипросветление раньше других, но качество его было низкое. В момент (на самом деле только когда Fuji наконец представил свои объективы с EBC просветлением) когда о мультипросветлении заговорил Pentax сделали сравнение просветлений и объективы FUJI проиграли.
Так что говоря о мультипросветлении важно обращать внимание на качество этого просветления. Дело не в том, чтобы что-то как-то закрепить на линзе, но чтобы это просветление давало существенный выигрыш в качестве снимка.
А если говорить про СССР, то мы так и не получили этой технологии. Все варианты нашего просветления не идут в сравнение с западным. К сожалению.
для меня главное не контраст и не просветление, всё дело в личном восприятии картинки, кому-то нравится боке как у 40-го а кого-то и полтинник устраивает, я и сейчас использую и мир, и гелик, и тот же flektogon, потому что у них есть свой характер, (да и стоят копейки) а современная пластмасса с пластиком вместо стёкол — ну да резко. контрастно. и неинтересно.
и кстати непросветлённые не ловят зайцев, практически никогда.
Юрий, про индивидуальный характер стекол никто не спорит, но просветление этому не мешает. Оно добавляет светосилу и повышает контраст.
Про пластик соглашусь. И по большей части причиной перехода на пластик стал автофокус. Тяжело ему железо двигать и быстро батарею сажает. А результат- неприятные на ощупь и недолговечные пластиковые объективы и проч.
Попробуйте как-нибудь дальномерки Цейс. Там объективы меньше и много металла при наличии автофокуса. Просто песня для любителей приятных ощущений от камеры и объектива. Leica не предлагаю по понятным причинам.
Есть также мнение, что однослойное просветление лучше. Почему? потому, что МС облазит за 20-30 лет, а однослойка остается постоянно. Жаль ссылки не могу н айти.
Мнение, Аркадий, это хорошо. Но вот у меня в данный момент на столе лежат аж 5 объективов с мультипросветлением (30-летних) и ни на одном оно не облезло и не собирается.
По моим наблюдениям просветление облезает или из-за некачественного приклеивания (читай на советских объективах) или ввиду неправильного хранения объектива (например, грибок).
про грибок можно почитать здесь http://evtifeev.com/?p=3825
у меня только один такой объектив, да и не объектив даже, а телеконвертер под Никон (К-2Н) с поврежденным просветлением.
про него можно почитать здесь http://evtifeev.com/?p=687
а посмотреть его повреждение можно в этой статье, в разделе «линзы» http://evtifeev.com/?p=3366
Если вы говорите чисто про советские объективы, то, пожалуй, это верно. Я большой разницы просветленными и непросветленными советскими объективами не заметил. Я думаю, она есть, но незначительная. Плохое советское просветление. Что поделать, фотоиндустрия у нас началась с полученных из Германии после войны по репарациям станков и материалов. Союзу не хватило времени с 1945 до «перестройки», чтобы наладить оптическую область.
Если вдруг найдете ссылку — буду признателен!
p.s. если просветление начнёт слезать — его можно удалить. про это тоже была статья.
Что значит просветленная оптика
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Просветляющие оптические покрытия
Про просветление оптики немного расскажу ниже, так как не нашел в сети в открытом доступе популярного изложения предмета.
Фотографы еще в 30 годах прошлого века обнаружили, что старые объективы дают лучшее изображение, чем новые. Оказалось, что благодаря выщелачиванию поверхности стекла на воздухе с течением времени показатель преломления поверхностного слоя стекла уменьшается, что и является причиной указанного явления. В ЛОМО в Ленинграде под руководством Крыловой стали заниматься нанесением разных химических веществ на поверхность линз, что позволяло уменьшать отражение от поверхности линзы. Этот простой процесс позволил обеспечивать недорогое массовое изготовление однослойных просветляющих оптических покрытий и тем самым обеспечить просветление объективов, которые применялись в фотографии, кинемотографии, телескопах, микроскопах и других приборах. Эти простейшие покрытия были дёшевы, уменьшение отражения было локальным только в узкой области спектра. Однослойные просветления не позволяли добиться малого отражения в широкой области спектра. Некоторое улучшение качества фотографий сделанных просветленными объективами достигалось за счет того, что уменьшалось рассеивание отраженного линзами света внутри корпуса объектива, поэтому происходила меньшая засветка пленки этим рассеяным светом, что увеличивало контрастность снимка. С появлением цветной фотографии, от просветляющего покрытия потребовалось уменьшить отражения от поверхности всех линз уже во всем видимом диапазоне света, чтобы обеспечить правильную цветопередачу. Просветляющие покрытия относятся к классу интерференционных покрытий, куда входят также интерференционные зеркала и фильтры.
Это казалось бы немного, но для объективов фото, видеокамер и многих оптических приборов, в которых объективы используются это оказывается неприемлемым. В объективе содержится от 3 до 10 линз, на каждой из которых возникают отражения. При большом количестве линз из за отражений на каждой поверхности потери света в приборе могут стать недопустимо большими- больше 50%. Во вторых не менее важно, что при отражении на внутренних поверхностях линз в объективе свет рассеивается внутри самого объектива, что приводит к уменьшению контраста и четкости изображения. Для уменьшения влияния этого явления используются антиотражающие или, как принято говорить по русски, просветляющие оптические покрытия. В настоящее время использование просветляющих опптических покрытий стало обязательным элементом технологии производства оптических приборов.
Добиться уменьшения отражения от границы раздела можно поместив на эту границу прозрачную пленку. Почему же происходит уменьшение отражения при нанесении пленки на стекло? Объяснение заключается в том, что электромагнитная волна отразившаяся от пленки складывается с той же волной прошедшей в пленку и отразившейся от поверхности пленка-стекло. Этот эффект сложения называется интерференцией. Если эти две волны окажутся в противофазе и имеют одинаковую амплитуду, то они погасятся. Т.е не будет проявляться отраженная волна от поверхности. Вся энергия световой волны будет без потерь уходить в стекло.
Чтобы амплитуды указанных световых волн были одинаковыми нужно подобрать такую наносимую пленку, чтобы её показатель преломления удовлетворял некоторому условию. А именно был равен среднему геометрическому показателей преломления среды (воздуха) и подложки(стекла), что легко понять из уравнения Френеля.
Чтобы волны были в противофазе, оптическая толщина пленки должна составлять четверть длины волны, для которой мы желаем уничтожить отражение.
Просветляющие оптические покрытия позволяют уменьшать отражение электромагнитных волн оптического и инфракрасного диапазона от границы раздела двух сред. Но не только. Технология Стелс, это тоже просветление, но уже по отношению к более длинноволновому излучению радаров. Ведь там устраняется отраженное излучение. Всё излучение проходит через первую поверхность покрытия и поглощается то ли в самом покрытии, то ли в материале обшивки. Важно, что излучение не отражается и следовательно такой самолет для радара невидим или почти невидим.
Рис1 
Результаты расчета спектра отражения трех разных пленок нанесенных на поверхность стекла(n=1.51). Оптические толщины у пленок одинаковые равные λ/4
Спектральная характеристика приведена в относительных единицах.
Для вещества с показателем преломления n1=1.23 при оптической толщине λ/4 отражение равно 0, как видно из рисунка. Если нужно получить нулевое отражение для излучения 550Нм(зеленый свет), то толщина пленки должна быть 1,23 х d=550/4. Получаем d=112Нм. Для других длин волн излучения отражение будет больше, но нигде не превысит отражения чистого стекла. (Пунктирная горизонтальная линия).
Если же нанести пленку с показателем большим чем у стекла, то вместо уменьшения получим увеличение отражения. Максимумы будут приходиться на толщины кратные λ/4. Излучение же с полуволновой длиной как бы не почувствует наличия пленки на поверхности стекла.
Отражение под углами будет существенно отличаться от отражения при нормальном падении. Во первых эффективные толщины слоев изменяются и во вторых при больших углах падения сказывается поляризация света. Неполяризованый изначально свет при отражении под некоторым углом становится немного поляризованным. Для разных компонентов поляризации отражение на границе будет различным. Оно определяется формулой Френеля, но уже в полном виде, а не в виде приведенном выше, справедливом только для нормального падения.
Не существует веществ с показателем преломления 1, 23. Наиболее близкими к этому значению подходят вещества криолит(n=1,34) и фтористый магний(n=1,38). Пленка магния дает минимальное отражение 1, 33%.
Поэтому невозможно добиться нулевого отражения даже локального с помощью однослойного покрытия с реально существующими плёночными материалами.
Коэффициент отражения зависит и от угла падения. Впрочем, для небольших углов, как видно из рисунка, несильно. Хотя однослойное просветление уменьшает отражение во всей видимой области, но недостаточно. И нигде реальная пленка не уменьшает отражение до 0, что в некоторых случаях необходимо(лазерная техника). Оптические толщины всех пленок на рисунке 500/4=125Нм. Если пленки сделать толще, то вся картина сдвинется вправо в длинноволновый участок спектра.
Здесь два четвертьволновых слоя с различающимися показателями преломления. Покрытие согласовано для волн 500Нм(зеленый свет). Для этой волны отражение удалось снизить до 0.
Двухслойное просветление описанной конструкции с реальными пленочными материалами позволяет обеспечить нулевое отражение для заданной длины волны т.е. для монохроматического излучения (лазерное излучение).
Для отличающихся частот отражение быстро возрастает. Это значит, для монохроматического излучения это покрытие хорошо справляется с задачей, а для широкополосного сигнала оно уже малопригодно. Это относится к просветлению линз для объективов. Там требуется просветлить линзы для всего видимого диапазона. Показатели преломления подложки и слоев должны быть связаны определённым соотношением, чтобы получить полное просветление хотя бы в одной точке спектра. Именно такая связь и присутствует в конструкции покрытия приведенной на данном рисунке. Оптические толщины всех пленок 500/4=125Нм
Остаточное отражение двухслойного покрытия в зоне просветления слишком велико, чтобы его можно было рассматривать как широкополосное (ахроматическое) просветление.
Что касается верхнего слоя, то он обязан всегда иметь минимальный показатель преломления, т.е. из набора доступных веществ это фтористый магний с n=1.38. Оптические толщины всех пленок 500/4=125Нм
Некоторые пытаются по цвету определить качество просветления. Но это в общем невозможно. Цвет просветления определяется остаточным отражением на границе зоны просветления. А как там просветлено в рабочей зоне не видно. Слишком много тут тонкостей, чтобы судить по виду.
Спектральные зависимости коэффициента отражения интерференционных покрытий экспериментально получают с помощью спектрофотометра.
Толщины пленок в ходе напыления контролируют или оптическим методом на контрольной пластине, где контролируется непосредственно оптическая толщина, или с помощью кварцевого датчика контролирующего массу пленки, которая связана с её толщиной.
Литература
Физика тонких пленок, т2, «МИР», Москва, 1967.