滤波片的增透膜作用及原理分析
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增透膜的名词解释增透膜,顾名思义,是一种具有透光性并可增加透光度的薄膜材料。
它广泛应用于光学设备、电子产品、建筑玻璃等领域,其作用是通过改善材料表面的光学特性,使光线穿透膜材料时减少反射和吸收,从而提高透光率和视觉清晰度。
增透膜的基本原理是利用光的干涉现象。
当光线垂直射入薄膜表面时,一部分光线会因为材料介质的折射率不同而发生反射,这就是我们常见的光的反射现象。
反射会导致能量的损失和视觉上的干涉,使得物体的真实颜色和细节难以观察。
增透膜通过特殊的工艺和材料组成,能够在光线射入材料表面时,将一部分光线反射,一部分光线透过。
它的特殊结构和材料使得入射光线在增透膜和物体之间发生多次反射和折射,从而减少一部分反射光的干扰,并增加一部分透射光的能量。
这样,增透膜能够提高透光率、减少反射率,使我们能够更清晰地看到物体的真实颜色和细节。
增透膜的应用十分广泛。
在光学设备领域,如相机镜头、望远镜、显微镜等,增透膜的使用能够提高成像质量和透光率,使观察者得到更清晰、更真实的图像。
在电子产品领域,如手机、平板电脑、电视等,增透膜的应用可以减少屏幕表面的反射,提高显示效果,并减轻眼睛的疲劳感。
在建筑玻璃领域,增透膜的使用能够降低建筑物的能量消耗,改善室内透光度,提升居住和办公环境质量。
除了提高透光率和减少反射的作用,增透膜还具有其他一些特殊功能。
例如,一些增透膜可以通过特殊的处理来防止指纹和污渍的附着,保持视觉清晰度。
另外,一些增透膜还可以具有防紫外线、防蓝光等功能,减少光波对人眼和物体的伤害。
这些特殊功能的应用使得增透膜在现代生活中扮演着越来越重要的角色。
随着科学技术的不断发展,增透膜的研究和应用也在不断进步。
现代科技的进步使得增透膜的品质和性能得到了很大的提升。
增透膜的材料选择、工艺优化和多层膜结构的设计,都对增透膜的性能有着重要影响。
研究人员不断努力改进增透膜的透光率、抗反射性能、光谱分布等,以满足不同应用领域的需求。
“增透膜”增透的原理解析摘要:当薄膜的厚度适当时,在薄膜的两个面上反射的光,路程差恰好等于半个波长,因而互相抵消。
这就大大减少了光的反射损失,增强了透射光的强度。
笔者为此查阅了有关资料,反复思考,认真探究,探究出它的原理:其一,当光从一种介质进入另一种介质时,如果两种介质的折射率相差减小,反射光的能量减小,透射光的能量增加;其二,利用了薄膜干涉的原理,增加了透射光的能量;其三,薄膜材料的选择和多数镜头呈现淡紫色的原因。
从而得出结论:在光学镜头表面涂一层厚度和材料适当的薄膜,能够增加透射光的能量,减少反射光的能量损失——“增透膜”增透。
关键词:“增透膜”增透原理现行高中物理教材讲述光的干涉在技术上的应用时,用了很短一段话介绍了增透膜的作用:“当薄膜的厚度适当时,在薄膜的两个面上反射的光,路程差恰好等于半个波长,因而互相抵消。
这就大大减少了光的反射损失,增强了透射光的强度。
”就是这段话,学生有很多疑问:两个面上反射的光相互抵消,怎么会使透射光的强度增强了?笔者带着问题查阅了有关资料并进行了反复思考,认为应从以下几个方面来理解和解释。
其一是当光从一种介质进入另一种介质时,如果两种介质的折射率相差减小,反射光的能量减小,透射光的能量增加。
原因是当光从折射率为¬n1的介质1进入折射率为n2的介质2时,根据光的反射和折射理论,反射光的振幅E与入射光的振幅E0之比:,而光的强度与光的振幅的平方成正比,所以介质1与介质2界面的反射率R(即反射光强度I与入射光强度I0之比)为:。
根据这一推论可知:(1)如果镜头表面不涂薄膜,光直接由折射率为n1=1.0空气垂直入射到折射率为n2=1.5的玻璃的介面时,反射率,即将有4%的入射光能被反射,96%的入射光能进入玻璃,这说明光学器件表面的反射光会导致光能损失。
进入玻璃的光再从玻璃垂直进入空气的分介面时,透射光与入射光相比,又要产生相同比例的能量损失。
即一个简单玻璃透镜,光通过它的两个透光表面,透射光的强度I只占原入射光强度I0 的。
增透膜和增反膜原理
增透膜和增反膜是一种用于光学器件和光电器件的涂层技术。
这两种薄膜有着相反的光学特性,而它们的原理基本相同,都是通过光学干涉现象达到所要求的光学效果。
增透膜的原理是利用光学干涉现象来提高透光率。
当光在两种介质之间传播时,会发生折射和反射。
如果在这两种介质之间形成一层具有特定折射率和厚度的薄膜,入射光就会在这个薄膜上发生多次反射和透射。
通过调节膜层的厚度和折射率,可以使得特定波长的光在膜层上发生干涉现象,进而增强该波长的透射。
这样,增透膜就能够提高特定波长光的透过率,达到增透效果。
相反,增反膜的原理正好相反。
增反膜的目的是减少特定波长的光的透过率。
通过将具有特定折射率和厚度的薄膜沉积在基底上,入射光会在薄膜和基底之间发生反射和透射,从而形成干涉现象。
通过调节膜层的厚度和折射率,可以使得特定波长的光在增反膜中发生干涉,导致该波长的反射增强,而透射减弱。
这样,增反膜就能够减少特定波长光的透过率,达到增反效果。
增透膜和增反膜的制备通常采用物理气相沉积或化学气相沉积等薄膜沉积技术。
通过控制沉积过程中的沉积速率和膜层厚度,可以实现不同波长的增透或增反效果。
这些薄膜广泛应用于光学镜片、太阳能电池板、半导体激光器等光学器件中,提高了光学器件的性能和效率。
增透膜的应用原理图解大全增透膜简介增透膜(Anti-reflective film)是一种能够减少或消除光的反射的薄膜材料。
它广泛应用于光学设备、显示屏、太阳能电池板等领域,以提高透光率、减少反射损失、增强光学品质。
增透膜的原理增透膜的原理是通过光学多层膜的干涉效应来实现的。
在多层膜结构中,不同材料的膜层通过精确的厚度控制,使得入射光在不同层之间发生干涉,从而减少或消除反射。
增透膜的应用领域增透膜广泛应用于以下领域:1.光学镜片:增透膜能够减少光学镜片上的反射,提高光线透过率和图像清晰度。
2.显示屏:增透膜能够减少显示屏表面的反射,提高显示效果和观看舒适度。
3.摄影镜头:增透膜能够减少摄影镜头表面的反射,提高成像质量和对比度。
4.太阳能电池板:增透膜能够减少太阳能电池板表面的反射,提高光吸收率和转换效率。
5.光学仪器:增透膜能够减少光学仪器中的反射损失,提高实验精确性和测量准确性。
增透膜的制备方法增透膜的制备通常采用物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等技术。
1.物理气相沉积(PVD):物理气相沉积是将材料通过高温蒸发、溅射或电弧等方式转化为蒸汽或离子,然后沉积到衬底上形成膜层。
2.化学气相沉积(CVD):化学气相沉积是将材料的前驱体通过气体载体输送到衬底上进行化学反应,生成膜层。
增透膜结构的优化为了达到更好的增透效果,增透膜的结构可以进行优化。
下面是几种常见的优化结构:1.单层增透膜:由单一材料制成的膜层,厚度和折射率进行优化,来减少反射。
2.复合增透膜:由多个材料层组成,每个材料层的厚度和折射率都进行优化,以实现更低的反射率。
3.光子晶体增透膜:利用光子晶体的周期性结构,通过改变周期和填充率,使得反射光的波长范围发生变化,从而实现增透效果。
4.非周期性增透膜:通过不规则结构的多层膜堆,使得入射光在不同层之间发生多次干涉,从而增强增透效果。
增透膜的应用效果增透膜的应用可以带来以下效果:•提高光透过率:增透膜能够减少光的反射,提高透过率,使得光线更容易通过材料表面。
高中物理增透膜和增反膜原理
一、什么是增透膜和增反膜
增透膜和增反膜是一种特殊的光学薄膜,用于改善光学设备中镜片或
滤片的光学性能。
增透膜可以增加透射光线,使图像更加清晰、鲜明。
而增反膜则减少光的反射,可以降低反光、提高对比度,使影像更加
亮丽、细腻。
二、增透膜的原理
增透膜是由多层纳米膜所组成,通过对独立的各层膜进行精密设计,
以达到增加透射光线的目的。
它的主要原理是在光线垂直入射后,在
多层介质的交错的反射层之间,使得光波发生干涉,并使得一部分光
波叠加,增加透射率。
三、增反膜的原理
增反膜是通过在镜面或滤镜上涂覆特殊的光学膜,使得光线经过增反
膜后,其反射率下降,透射率提高。
主要原理是通过对膜层的设计,
使光波在涂层表面和涂层与基板之间反复反射,从而使表面的反射损
失减少。
四、应用领域
增透膜和增反膜广泛应用于各类光学设备中,如摄像机、望远镜、照
相机、显微镜以及各种显示屏幕等。
在这些设备中,增透膜和增反膜
都可以提高影像的清晰度和亮度、降低反光度,为用户带来更好的观
感体验。
五、总结
增透膜和增反膜的出现使得光学设备的性能有了长足的进步,通过对
光学膜层的精密设计和制备,光学膜的透射率和反射率得到了有效的
提高,能够更好地满足人们对光学设备清晰度和透射率的需求。
未来,随着技术的不断进步,相信增透膜和增反膜在越来越多的领域中会得
到应用和发展。
镜片增透膜的原理镜片增透膜是一种应用于光学镜片上的一种特殊涂层。
它的主要原理是通过改变光的折射率和反射率来增加光线的透过率,从而减少表面反射和提高光线穿透性能。
在光学镜片上的增透膜通常包含多个不同厚度的透明薄膜层。
这些薄膜层的厚度和折射率是根据光的波长来设计的。
当光经过不同厚度的薄膜层时,会发生干涉现象。
利用干涉的原理,增透膜可以选择性地增强或减弱一定波长的光,从而实现对光线的控制。
具体来说,镜片增透膜通常会有一个反射层和一个透明层组成。
反射层由多个折射率较高的材料组成,透明层由多个折射率较低的材料组成。
反射层的厚度可以被调整以达到最佳的反射效果。
透明层的厚度也可以被调整以减少反射和增加透明性。
当光线照射到增透膜上时,一部分光线会被反射,而另一部分光线会穿过薄膜层。
反射层和透明层之间的折射率差异会导致光线的相位差,从而引起干涉现象。
通过合理调整薄膜层的厚度,可以使得干涉现象的结果是使得某些波长的光线增强,而抑制其他波长的光线。
例如,当光线的波长等于薄膜层的光程差的整数倍时(即薄膜层的厚度为波长的一半或整数倍),干涉现象会导致这些光线相位一致,从而增强这些波长的光线透过。
而对于其他波长的光线,由于干涉现象导致相位不一致,使得光线的反射增强,减少其透过的能力。
此外,增透膜也可以通过调整镜片表面的折射率来减少反射。
提高镜片和周围介质之间的折射率差异,可以降低光线在界面上的反射。
增透膜往往会使用一种称为“抗反射涂层”的技术,通过在镜片表面形成一层厚度非常小的这种材料,来实现降低反射的效果。
抗反射涂层通常采用多层结构,每一层都有不同的折射率,通过干涉现象来最大程度地减少反射。
总的来说,镜片增透膜通过改变光的折射率和反射率来增加光线的透过率。
它通过利用干涉现象,通过调整不同厚度薄膜层的光程差来选择性地增强或减弱不同波长的光线。
此外,增透膜还可以利用抗反射涂层来降低表面反射。
通过这些原理,镜片增透膜可以提高光学镜片的透明性能,使得镜片更加适合用于各种光学应用。
简述增透膜原理
增透膜,顾名思义,它的作用是使得膜的透过率增加。
它包括多种类型的膜,如铝膜、PVDF膜等,可以有效提升外界环境的光照、
热量和其他各种能量的传播效率,从而实现对对象的保护,即抵御恶劣的环境影响。
比如增透膜可以用来防止视频后期处理过程中的热红外波段,从而实现图像保护和降低图像噪点。
增透膜的工作原理很简单,它利用光学透镜原理,并添加一定的金属元素复合材料,以实现膜的增透效果。
具体来说,增透膜由折射率极低的金属元素复合材料(如铝,锡,锌等)和聚合物复合物组成,当光线照射到这种复合材料上时,照射出的光线会受到折射,反射和散射,最终形成折射角较大的阴影,从而增加膜的透过率。
此外,增透膜还可以用来阻挡非光学波,比如中红外、远红外和微波,这些波段多用于远程信号传输和遥感方面,当这些波被折射时,增透膜可以提高信号的透过率和传输距离,从而使信号更加稳定。
最后要注意的是,增透膜虽然可以大大提高外界环境的透过效率,但是也要注意折射素的精确性,因为膜内部的折射素会对它的透过率产生影响,所以需要注意膜材料的选择,确保增透膜的使用效果。
总之,增透膜是一种非常有用的薄膜,它可以实现对外界环境的光照、热量和其他各种能量的有效透过,从而实现对对象的保护,同时还可以用来阻挡不同波段的非光学波,提高信号的透过率和传输距离,从而更有效地实现信号传输。
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增透膜和增反膜原理
当光射到两种透明介质的界面时,若光从光密介质射向光疏介质,光有可能发生全反射,当光从光疏介质射向光密介质,反射光有半波损失。
对于玻璃镜头上的增透膜,其折射率大小介于玻璃和空气折射率之间,当光由空气射向镜头时,使得膜两面的反射光。
增反膜是用光疏到光密有半波损失,,这样来回就二分之一个波长,加上半波损失,就回去一个波长,两个相干相长,就可以增加反射的能量,根据能量守恒,这样就可以减少在透射过程的能量损失,一般两层透镜作用不明显,一般采用多层膜,最强可以达到99%。
而光学镜头为减少透光量,增加反射光,通常要镀增反膜。
可以说理论作用与增透膜恰好相反。
增透膜的特点:
随着增透膜的不断开发和研究,光学增透膜的镀膜技术也在不断的发展。
光学增透膜的厚度要控制在可见光波长四分之一的数量级上,增透膜的均匀度的要求也非常的苛刻。
尽管如此,在人们的不懈探索中,还是掌握了不少行之有效、先进的镀膜技术。
常用的镀膜方法有真空蒸镀、化学起相沉积、溶胶—凝胶镀膜等方法。
三者相比较,溶胶—凝胶镀膜设备简单、能在常温常压下操作、膜层均匀性高、微观结构可控,适于不同形状、尺寸的基片、能通过控制配方、制备工艺得到高激光破坏阈值的光学薄膜,已成为高功率激光薄膜的最具竞争力的制备方法之一。
“增透膜"增透作用的理论解释一、增透膜作用及问题的引入在比较复杂的光学器件(如望远镜、潜望镜、照相机等)中,光能的反射损失是十分严重的,虽然光学器件的每个表面在光垂直入射的情况下,反射率极低,但由于这些复杂的光学系统往往由多个透镜或棱镜组成,则最终反射而造成的光能损失不能忽略不计。
通常使用的光学材质如玻璃,在垂直入射情况下,可见光的反射率仅有4%,若考虑到透镜的两个面,总反射率也不足8%,但如果系统是由若干个透镜或棱镜所组成,反射的光能就会累积,可达百分之几十。
此外,光会在各透镜面间的发生往复反射,还会造成杂散光,继而会严重影响光学系统的成像质量。
此时,为了减少光在光学元件(透镜、棱镜)表面上的反射损失,可在其表面上镀上一层薄膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光的能量,是尽可能多的能量通过光透射出去。
然而对于增透膜的原理,其实很多人并不知情。
我们通过问卷对有一定物理光学基础的同学进行调查询问,发现大约有80%的人认为增透膜的作用在于当光射向它时,在膜的上下表面发生反射后,由于受干涉相消条件的限制,将重新折入光学器件;同时,约有5%的同学甚至对增透膜有所质疑,即光会在前后表面发生反射,相互抵消,那么就相当于在光的传播过程中,增加了一个反射面,进一步减弱了光的透射率,反而使增透膜无法实现增透的目的。
而在增透膜的应用问题上,比如有关使用中增透膜的厚度要求,几乎所有同学都认为只要等于反射光的四分之一波长或其奇数倍,即使得增透膜前后两列反射波的相位差为或其奇数倍,两列波就发生相消干涉,从而就实现了波的干涉相消。
但我们小组通过查阅了一些文献,发现增透膜的工作原理并非那么简单。
由于光是一种电磁波,我们就通过所学的电磁场与电磁波的理论来分析电磁波(光)通过增透膜这种介质时电场、磁场的分布,求出光在不同介质中传播的反射、投射系数等相应参数,解释增透膜增透的原理,并根据分析所得结论加深对增透膜性质的理解,并对增透膜加以推广。
在日常生活中,人们对光学增透膜的理解,存在着一些模糊的观念。
这些模糊的观念不仅在高中生中有,而且在大学生中也是存在的。
例如,有不少人认为入射光从增透膜的上、下表面反射后形成两列反射光,因为光是以波的形式传播的,这两列反射光干涉相消,使整个反射光减弱或消失,从而使透射光增强,透射率增大。
然而他们无法理解:反射回来的两列光不管是干涉相消还是干涉相长,反射光肯定是没有透射过去,因增加了一个反射面,反射回来的光应该是多了,透射过去的光应该是少了,这样的话,应当说增透膜不仅不能增透,而且要进一步减弱光的透射,怎么是增强透射呢?也有人对增透膜的属性和技术含量不甚了解,对它进行清洁时造成许多不必要的损坏。
随着人类科学技术的飞速发展,增透膜的应用越来越广泛。
因此,本文利用光学及其他物理学知识对增透膜原理给以全面深入的解释,同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。
让人们对增透膜有一个全面深入的了解,进而排除在应用时的无知感和迷惑感。
2增透原理2.1 定性分析光学仪器中,光学元件表面的反射,不仅影响光学元件的通光能量;而且这些反射光还会在仪器中形成杂散光,影响光学仪器的成像质量。
为了解决这些问题,通常在光学元件的表面镀上一定厚度的单层或多层膜,目的是为了减小元件表面的反射光,这样的膜叫光学增透膜(或减反膜)。
这里我们首先从能量守恒的角度对光学增透膜的增透原理给予分析。
一般情况下,当光入射在给定的材料的光学元件的表面时,所产生的反射光与透射光能量确定,在不考虑吸收、散射等其他因素时,反射光与透射光的总能量等于入射光的能量。
即满足能量守恒定律。
当光学元件表面镀膜后,在不考虑膜的吸收及散射等其他因素时,反射光和透射光与入射光仍满足能量守恒定律。
而所镀膜的作用是使反射光与透射光的能量重新分配。
对增透膜而言,分配的结果使反射光的能量减小,透射光的能量增大。
由此可见,增透膜的作用使得光学元件表面反射光与透射光的能量重新分配,分配的结果是透射光能量增大,反射光能量减小。
光就有这样的特性:通过改变反射区的光强可以改变透射区的光强。
2.2 定量描述光从一种介质反射到另一种介质时,在两种介质的交界面上将发生反射和折射,把反射光强度与入射光强度的比值叫做反射率。
用表示,,和分别表示反射光和入射光的振幅。
设入射的光强度为1,则反射光的强度为,在不考虑吸收及散射情况下,折射光的的介强度为(1-ρ)。
根据菲涅尔公式和折射定律可知:当入射角很小时,光从折射率n1质射向折射率n介质,反射率2(1)例如光线由很小的入射角从空气射入折射率为 1.8的介质时,则反射率为若以入射光的强度为1,则反射光的强度为0.08,折射光的强度为1-0.08=0.92。
在介质表面镀一层增透膜,设空气、薄膜、介质的折射率分别为n1、、n、n2,薄膜厚度为d,如下图所示:图1 光在单层膜中反射的示意图在入射角很小的情况下,空气与薄膜之间的反射率为薄膜与介质之间的反射率为如果把入射光线的强度仍设为1,光线①是入射光线经过空气与薄膜的界面一次反射形成的,则其强度为;光线②入射光线经过空气与薄膜的界面两次折射和薄膜与介质的界面一次反射而形成的,其强度为;光线③是入射光线经过空气与薄膜的界面两次折射、一次反射和薄膜与介质的界面两次反射而形成的,其强度为。
如果、、,则光线①的强度为,光线②的强度为,光线③的强度为,此光束以后反射到空气中的强度将更小。
由此可见,返回空气中的光线主要是①和②,而其它的光线强度非常小可以略去不计。
那么,只要光线①和②满足振幅相等,正好反相时,则相互抵消,整个系统的反射光能量接近零。
根据增透膜增透过程中能量守恒,透射过去的光能量得到了增强,几乎使全部光透射过去。
通过上面的分析我们知道,只要使光线①和②的振幅相等,并且正好反相,这层薄膜就起到了理想的增透作用。
欲使光线①和②振幅相等,即强度相等,则.由于非常小,非常接近1,所以,只要就可以实现1和2振幅相等。
又因所以①和②振幅相等的条件是:为1,为玻璃折射化简上式,薄膜的折射率应满足。
一般空气折射率n1率为1.5,则增透膜的折射率为,所以人们选择增透膜的折射率应等于1.23或接近它。
由于折射率小于氟化镁(折射率为1.38)的镀膜材料很难找到,所以,现在一般都用氟化镁镀制增透膜。
另外,要使光线①和②正好反相,对薄膜的厚度有一定的要求。
当光从光疏介质射向光密介质时,反射光有半波损失。
对于玻璃上的增透膜,其折射率大小介于玻璃和空气的折射率之间,所以,当光从空气透过薄膜射向玻璃时,光线①在空气与薄膜的交界面反射时有半波损失,光线②在薄膜与介质的交界面反射时也有半波损失。
所以,当光从空气透过介质薄膜垂直射入玻璃时,光线①和②要干涉相消,只要光线①和光线②的光程相差半个波。
则让薄膜厚度(k为自然数,为光在薄膜中波长),这样光线②经薄膜传播一个来回比光线①多行,因为光是波,具有周期性,所以不管k为哪个自然数,光线②与光线①的光程只要相差半个波长,就能达到目的。
在这里还要强调光从光疏介质射向光密介质时,反射光有半波损失。
而当时,这样光线①和②返回空气中时都经历了一次半波损失,相互抵消,可以不考虑半波损失。
下面总结光线①和②的干涉情况与膜的厚度关系为:其中k为自然数,为光在薄膜中的波长。
因此,当膜的厚度,则光线①和②重合时,出现干涉相消,从而减弱反射光的强度,增加透射光的强度,起到增透的作用。
当然,要满足光线①和②的重合,必须要求光线垂直入射,所以,增透膜在光线垂直入射时效果最好,入射角很小时增透膜也有一定的增透作用,但不如垂直入射时效果好。
2.3 理论解释下面我们再利用电动力学方面的知识,来对光学增透膜的增透机理作出解释。
设薄膜厚度为d,处于介质1与介质2之间,由于除铁磁介质外,其他物质的磁导率基本相同。
因此设三种介质的磁导率都是。
三种介质的电容率分别是,,,介质1.薄膜、介质2的折射率分别为,,,且薄膜介质为无损耗介质。
为了计算方便,设入射光为线性的单色平面波,且垂直入射到介质与薄膜的交界面Ⅰ(介质1与薄膜交界面为Ⅰ面,介质2与薄膜交界面为Ⅱ面)。
以交界面Ⅰ为x-y面,入射光波的行进方向为z 轴方向。
入射波的电场沿x轴方向,磁场沿y轴方向,则入射波可以写作式中电磁波入射到介质薄膜里后,又会在交界面Ⅱ上产生反射波,反射波又在交界面Ⅰ产生反射。
如此下去,在薄膜层中,便有无穷多个向前、向后进行的电磁波。
将向前进行的无穷多个波的叠加写成式中把向后进行的无穷多个波的叠加写成式中介质2中向右进行的波式中利用交界面Ⅰ处的边值关系在处,得(1)在处,得(2)将(1)式代入(2)式得(3)因为,所以(3)式可写为(4)因为该关系式中含有复数量,所以要使该式成立,它的虚部和实部都等于零,故有因为故只有即(5)从而得出薄膜的厚度式中是电磁波在薄膜中的波长。
因为所以。
由(4)式中实部为零,并考虑(5)式得当m为偶数时,上式取正号,即解得,此时。
这个解说明了当两介质折射率相等时,由于存在着半波损失,反射回来的主要的两束干涉光,一束有半波损失,一束没有.正好考虑半波损失,故薄膜厚度应为半波长整数倍。
当m为奇数时,上式取负号,即解得此时,这个解说明当时,,间于、间,可以不考虑半波损失。
与定量描述中的理论相符。
一般光学介质都是在空气中使用,因此满足第二种情况。
我们只要让=(k=1,2,3,4,……),理论上增透膜就能起到完全增透的作用,和前面结论一致。
3 研制和应用3.1 增透膜材料光学增透膜的研制,不仅要考虑它的透射率,而且还要考虑它的硬度,耐热、耐寒性,与玻璃等光体的接合力度,耐光照射性,吸热强度等因素,能满足这么多条件的材料可想而知是很困难的。
根据适合不同的需求,目前人们发现、常用的材料有、、、陶瓷红外光红外增透膜、乙烯基倍半硅氧烷杂化膜等。
由于一般光学介质都是玻璃,并在空气中使用,那增透膜的折射率应接近1.23。
现实中折射率小于氟化镁(折射率为)的镀膜材料很少见,而且像氟化镁那样很好的满足各种条件的材料更是稀少。
因此,现在一般都用氟化镁镀制增透膜。
虽然金刚石是迄今为止自然界中性能最优良的材料,但是存在工艺条件过于苛刻和成本高的问题。
目前,大规模的使用金刚石薄膜的条件还不具备。
通过人们对增透膜的不断发展和研究,相信会有比金刚石更为合适的材料被我们所发现利用,或者金刚石被大规模的使用。
3.2 镀膜技术随着增透膜的不断开发和研究,光学增透膜的镀膜技术也在不断的发展。
光学增透膜的厚度要控制在可见光波长1/4的数量级上,增透膜的均匀度的要求也非常的苛刻。
尽管如此,在人们的不懈探索中,还是掌握了不少行之有效、先进的镀膜技术。
目前,常用的镀膜方法有真空蒸镀、化学起相沉积、溶胶—凝胶镀膜等方法。
三者相比较,溶胶—凝胶镀膜设备简单、能在常温常压下操作、膜层均匀性高、微观结构可控,适于不同形状、尺寸的基片、能通过控制配方、制备工艺得到高激光破坏阈值的光学薄膜,已成为高功率激光薄膜的最具竞争力的制备方法之一。
常用的薄膜,并没有使透射光的光强达到最大,也就是说没有使反射光达到最弱。
主要是要增透的光往往不是单色的,而是有一定的频宽,而对于一个增透膜只对某一波长的单色光有完全增透的作用。
因此可以通过多层镀膜技术来改善增透效果,同时也增加了透射光的线宽△,也就是频宽。
随着人们对增透膜的应用和发展,有人设想为细小的光纤进行镀膜,由此可见这需要多么精密的镀膜技术。
4结论由以上讨论可知:增透膜增加透射光强度的实质是作为电磁波的光波在传播的过程中,在不同介质的分界面上,由于边界条件的不同,改变了其能量的分布。
对于单层薄膜来说,当增透膜两边介质不同时,薄膜厚度为1/4波长的奇数倍且薄膜的折射率时(分别是介质1、2的折射率),才可以使入射光全部透过介质。
一般光学透镜都是在空气中使用,对于一般折射率在1.5左右的光学玻璃,为使单层膜达到100%的增透效果,可使,或接近;还要使增透薄膜的厚度=()。
单层膜只对某一特定波长的电磁波增透,为使在更大范围内和更多波长实现增透,人们利用镀多层膜来实现。
人们对增透膜的利用有了很多的经验,发现了不少可以作为增透膜的材料;同时也掌握了不少先进的镀膜技术,因此增透膜的应用涉及医学、军事、太空探索等各行各业,为人类科技进步作出了重大贡献。