Введение в оптику

5. Поглощение и отражение света в оптических системах

Если объектив имеет n поверхностей линз, граничащих с воздухом, то число отражений светового луча составит:

k=n(n-1)/2

Для четырехлинзового объектива, имеющего 8 поверхностеи, число последовательных отражении составит:

k=8(8-1)/2=28

Чтобы представить наглядно вредное влияние многократного отражения, достаточно вспомнить, как плохо просматриваются предметы сквозь стопку стеклянных пластинок.

При конструировании оптических систем с целью уменьшения влияния рассеянного света прежде всего стараются уменьшить количество отражающих поверхностей. Для этого смыкающиеся линзы склеивают друг с другом и таким образом вместо двух границ воздух - стекло получают одну границу стекло - стекло.

Существенного уменьшения отражения от линз удалось добиться специальной обработкой поверхности стекла, которая получила название просветления оптики. Сущность просветления состоит в том, что на поверхности стекла образуется прозрачная пленка, коэффициент преломления которой значительно отличается от коэффициента преломления стекла линзы. Основная трудность состоит в том, что пленка должна иметь точно заданную толщину (1/4 длины световой волны) на всей площади линзы при заданном коэффициенте преломления. Принцип гашения отраженных лучей понятен из рис. 24.

Рис. 24. Схема действия просветляющего слоя

Световая волна, достигнув передней поверхности пленки, частично отразится от нее и частично проникнет до задней поверхности пленки, также отразившись. Отраженные волны встретятся на границе пленка - воздух, интерферируя друг с другом. В точке интерференции волны находятся в противоположных фазах (с расчетом на это и подбирается толщина пленки) и при интерференции гасят друг друга. Вследствие этого отражение от поверхностей линз уменьшается в 5-10 раз.

Существует два промышленных способа просветления: физический и химический. Физический способ состоит в нанесении на стекло линзы путем распыления в вакууме пленки другого прозрачного вещества. Физическое просветление дает лучшие показатели, но по прочности наносимой пленки уступает химическому способу. Сущность химического способа просветления состоит в изменении структуры тонкого слоя поверхности самого стекла. Составляя одно целое со стеклом, пленка прочно держится и меньше боится повреждений.

При обращении с просветленными объективами необходимо помнить, что просветляющий слой чрезвычайно тонок, его толщина составляет около 0,0004 мм, поэтому необходимо оберегать его от механических повреждений.

В настоящее время линзы всех фотографических объективов изготавливаются просветленными.

Продолжение