Физика объясняет как работает антибликовые покрытия на очках

Ситуация. Когда вы выбираете новые очки, ваш офтальмолог или оптик покажет вам различные стили линз и оправ. Скорее всего, он также порекомендует заказать антибликовое (AR) покрытие на линзы, объяснив, что это поможет вам лучше видеть в условиях слабого освещения или при ночном вождении. Кроме того, вы будете лучше выглядеть, так как люди смогут видеть ваши глаза без отвлекающих бликов от линз.

Анализ. Когда свет падает на поверхность стеклянных или пластиковых линз, часть света неизбежно отражается. Для типов стекла и пластика, используемых в очковых линзах, примерно 4% падающего света отражается от каждой поверхности (передней и задней), если свет падает перпендикулярно поверхности. Если свет падает под углом, количество отражённого света ещё больше.

Можете ли вы определить, какая из двух линз в этих очках имеет антибликовое покрытие?

Таким образом, с необработанными линзами мы теряем как минимум 8% поступающего света. Эти отражения могут отвлекать людей, с которыми вы общаетесь, поскольку глаза играют важную роль в межличностном взаимодействии. Кроме того, отражения уменьшают количество света, достигающего вашей сетчатки, в условиях слабого освещения.

Антибликовое покрытие предназначено для уменьшения этих отражений. На обе поверхности линзы наносится тонкая плёнка из прозрачного материала. Плёнка должна быть твёрдой и долговечной, что ограничивает выбор подходящих материалов. Для стеклянных линз часто используется фторид магния.

Толщина плёнки должна быть тщательно контролируемой. Плёнка предназначена для создания деструктивной интерференции (гашения) отражённого света на длинах волн, близких к середине видимого спектра. Для однослойного покрытия толщина плёнки составляет всего четверть длины волны. (Длина волны здесь относится к длине волны внутри плёнки, которая немного короче, чем длина волны в воздухе.) Если расчётная длина волны составляет 550 нм (в воздухе), то подходящая толщина плёнки будет около 100 нм, что действительно очень мало. Это одна десятитысячная миллиметра!

Поскольку волна, отражённая от нижней поверхности плёнки, проходит через плёнку дважды, толщина в четверть длины волны создаёт разницу в полдлины волны между волнами, отражёнными от верхней и нижней поверхностей. Это приводит к деструктивной интерференции для расчётной длины волны. Если бы две отражённые волны были равны по амплитуде, интерференция была бы полной, и отражённый свет на этой длине волны отсутствовал бы. На практике этого невозможно достичь, и небольшое количество отражённого света всё же останется.

Покрытие наиболее эффективно для длин волн, близких к середине видимого спектра. На красном и синем концах спектра условие для деструктивной интерференции не выполняется, поэтому отражения на этих длинах волн сильнее. Однако глаз менее чувствителен к этим участкам спектра, поэтому такие отражения менее заметны. Это также приводит к тому, что линзы приобретают фиолетовый оттенок при взгляде в отражённом свете.

Лучших результатов можно достичь, используя несколько слоёв тонких плёнок из разных материалов вместо одного слоя. Однако чем больше слоёв, тем дороже процесс. Современные покрытия для очковых линз обычно многослойные. Помимо дополнительной стоимости, недостатком антибликовых покрытий является то, что они легче царапаются и быстрее загрязняются по сравнению с линзами без покрытия. Покупателю предстоит решить, перевешивают ли преимущества уменьшения бликов их недостатки.