Просветленная оптика

При прохождении световой волны через линзы на каждой из поверхностей линзы световой поток частично отражается. В сложных оптических системах, где много линз или призм проходящий световой поток значительно уменьшается, кроме того, появляются блики. В перископах подводных лодок отражается до 50% входящего в них света. Для устранения этих дефектов оптических систем применяется прием, который называется просветлением оптики. Сущность приема заключается в том, что оптические поверхности покрываются тонкими пленками, создающими интерференционные явления. В просветленной оптике для устранения отражения света на каждую свободную поверхность линзы наносится тонкая пленка вещества с показателем преломления иным, чем у линзы. Толщина пленки подбирается так, чтобы волны отраженные от обеих ее поверхностей, погашали друг друга. Особенно хороший результат достигается в том случае, когда показатель преломления пленки удовлетворяет условию

(7.7)

Где n_пл- показатель преломления пленки, который должен быть меньше показателя преломления линзы, - показатель преломления среды, в которой находится оптическая система, - показатель преломления линзы.

Соотношение (7.7) показывает, что диэлектрическая пленка, нанесенная на линзу, должна иметь показатель преломления меньше показателя преломления линзы и больше показателя преломления среды, в этом случае теряется половина длины волны на нижней и верхней отражающей поверхности. Разность хода отраженных световых волн от верхней поверхности пленки и от линзы определяется

,

для нормально падающих лучей

Назначение пленки заключается в гашении отраженного света, поэтому должно выполняться условие минимума

Отсюда определяем толщину просветляющей пленки

(7.8)

Условие (7.8) предъявляет очень жесткие условия к толщине просветляющей пленки, так как если она будет равна

, то присутствие покровного слоя наоборот увеличит коэффициент отражения света.

При соблюдении условий (7.7) и (7.8) отражение света не происходит, и световой поток проходит сквозь оптическую поверхность без потерь.

Толщина просветляющей пленки, найденная по формуле (7.8) будет действительна лишь для вполне определенной длины волны, а белый свет содержит все длины волн видимого диапазона. Однако, при m=0

можно подобрать однослойные пленки, оказывающие хорошее просветляющее действие почти на весь видимый участок спектра. Обычно просветление проводят для средней ( желто-зеленой) области видимого света, подбирая такой диэлектрик, показатель преломления которого удовлетворяет условию (7.7). Для краев видимого спектра ( красный и фиолетовый свет) коэффициент отражения заметно отличается от нуля. Именно поэтому просветленные объективы кажутся в отраженном свете пурпурными, что соответствует смешению красного и фиолетового цветов. Для того, чтобы не происходило отражение света от оптических поверхностей в широком диапазоне длин волн и углов падения, применяются многослойные просветляющие покрытия.

Просветляющее покрытие образуется на поверхности линзы путем ее химической обработки (протравление в кислоте) или путем нанесения пленок фторидов при испарении в вакууме.