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增透膜的原理及应用摘要：在光学元件中，由于元件表面的反射作用而使光能损失，为了减少元件表面的反射损失，常在光学元件表面镀层透明介质薄膜,这种薄膜就叫增透膜。
本文分别从能量守恒的角度对增透膜增加透射的原理给予定性分析；根据菲涅尔公式和折射定律对增透膜增加透射的原理给予定量解释；利用电动力学的电磁理论对增透膜增加透射的原理给予理论解释。
同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。
关键词：增透膜；干涉；增透膜材料；镀膜技术1前言在日常生活中，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。
“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。
照相机增透膜原理
照相机增透膜是一种能够提高镜头透光率和减少反射的技术，它在数码相机和摄像机中得到了广泛的应用。
增透膜的原理是利用薄膜干涉的特性来实现对光线的控制，从而提高镜头的透光率和降低反射率。
在增透膜的制备过程中，首先需要选择合适的材料。
常用的增透膜材料包括二氧化硅、氧化镁、氟化镁等，这些材料具有良好的光学性能和机械性能，能够满足镜头制备的要求。
其次，利用物理气相沉积、磁控溅射等技术将这些材料沉积在镜片表面，形成一层薄膜。
在沉积过程中，需要控制薄膜的厚度和折射率，以实现对光线的干涉和衍射效果。
增透膜的原理主要是利用薄膜的干涉和衍射效应来实现对光线的控制。
当光线穿过增透膜时，会发生干涉现象，使得部分波长的光线相互抵消，从而降低反射率和提高透光率。
另外，增透膜还可以通过改变薄膜的厚度和折射率来实现对特定波长光线的衍射，从而实现对光线的分离和控制。
在实际应用中，增透膜可以有效提高镜头的透光率，减少反射
率，提高图像的清晰度和对比度。
此外，增透膜还可以有效减少镜头表面的反光和眩光现象，提高镜头的抗污性能和耐用性。
因此，增透膜技术在数码相机、摄像机等光学设备中得到了广泛的应用。
总的来说，照相机增透膜的原理是利用薄膜的干涉和衍射效应来实现对光线的控制，从而提高镜头的透光率和减少反射率。
通过选择合适的材料和控制薄膜的厚度和折射率，可以实现对特定波长光线的干涉和衍射，从而提高镜头的光学性能和图像质量。
增透膜技术在光学设备中具有重要的应用价值，对提高图像质量和用户体验有着积极的作用。
增透膜：有了它，效果⼤不同⽂/魏昕宇,⾼分⼦科学与⼯程专业博⼠清晨，当清脆的闹铃声终结了美梦，你睁开眼睛，房间内的家具、电器，窗外的草⽊、⾏⼈，⼀切都那么清晰，新的⼀天的⼯作⽣活即将开始。
不过展现在眼前的绝⼤部分物体⾃⾝并不会发光，你之所以能够清楚地看到它们，是因为照射到它们表⾯的⽇光或者灯光发⽣了反射，并为我们的眼睛所感知。
所以，在看到“缤纷⾊彩显出的美丽”时，我们或许应该感谢反射。
然⽽在另外⼀些时候，你对反射不仅没有丝毫感激之情，还恨不得它彻底消失。
这种情况下，你需要⼀位好帮⼿——增透膜。
顾名思义，增透膜只需要薄薄的⼀层膜就可以显著削弱光的反射、增强透射。
那么它究竟是如何发挥作⽤的？在回答这个问题之前，我们⾸先应该弄清楚，反射为什么有的时候会如此令⼈讨厌？为什么要消除反射？当光照射到⼀个物体的表⾯上时，⼀部分被反射，剩下的要么穿透这个物体，要么被它吸收转化成其他形式的能量。
在⼀些场合，光的透射或者吸收才是我们真正需要的，例如窗玻璃、眼镜⽚和光学透镜需要让光线尽可能多地穿透它以进⼊⼈眼或者光学仪器，太阳能电池则希望吸收更多的⽇光并将它转化为电能。
此时，我们当然希望反射越微弱越好。
反射之所以会发⽣，是因为光从⼀种物质进⼊折射率不同的另⼀种物质。
简单来说，两种材料的折射率相差得越⼤，光在它们界⾯上的反射就越明显。
如果构成⼀个界⾯的两种材料的折射率分别是n1和n2，当光垂直照射，也就是通常所说的正⼊射时，根据菲涅尔⽅程，被反射的光与总的⼊射光的⽐值R = (n1-n2)2/(n1+n2)2。
例如玻璃的折射率⼤约为1.5，那么根据这个公式可算出，当光垂直照射到空⽓和玻璃表⾯上时，⼤约只有4%会被反射。
由于玻璃对可见光⼏乎没有吸收，因此剩下的96%都会穿透玻璃。
这样看来，反射似乎是微不⾜道的，为什么还要采取措施来减弱它？⾸先，许多材料的折射率要⽐玻璃⼤得多，在它们的表⾯，反射⾃然会变得更加明显。
前⾯提到的太阳能电池就是⼀个很好的例⼦。
§12.2分振幅的干涉（一） 薄膜反射光的干涉如（图12.2a ），一束平面光在透明薄膜上下两表面反射成两束光，让它们叠加在一起（例如用透镜会聚在一起）时，可满足相干条件。
它们的光程差L ∆可计算如下：()AE n BC AB n L 12-+=∆321n n n <<或321n n n >> （12.2.1）()212λ+-+=∆AE n BC AB n L 321n n n ><或321n n n <> （12.2.2）半波损失的情况比较复杂，本教材只按正入射和掠入射的情况列式1[1]。
如果折射率321n n n <<，则薄膜上下两表面的反射光都有半波损失；如果折射率321n n n >>，则上下两表面的反射光都没有半波损失。
因此，在（12.2.1）式中对这两种情况计算光程差时，都不计半波损失。
如果折射率321n n n ><或321n n n <>，则薄膜上下表面的两反射光中，一个有半波损失，另一个没有半波损失。
因此，在（12.2.2）式中计算这两种情况的光程差时，都应计算半波损失。
在（图12.2a ）中，入射光对上表面的入射角与折射角为i 与r 。
由于C 与A 两点很靠近，此处薄膜上下表面可近似看成是平行的，因此，此光束对下表面的入射角可用r 表示。
设此处的薄膜厚度为e ，则可用e 、i 、r 诸量表示（12.2.1）式的光程差L ∆。
计算如下：r e BC AB cos ==，etgr AC 2=，i etgr i AC AE sin 2sin ==。
∴ ()i r n n r e i e t g r n r e n L s i n s i n c o s 2s i n 2c o s 22212-=-=∆。
将折射定律表式r n i n sin sin 21=代入上式，消去i sin 或r cos 得：()r en r n n r e L cos 2sin cos 22212=-=∆ （12.2.3） i n n r n n r n r n 2212222222222sin sin sin 1cos -=-=-= （12.2.4）将（12.2.3）式代入（12.2.1）及（12.2.2）式，并参考（12.1.18）式，可写出薄膜干涉(12.2.5) (12.2.6) 由于薄膜厚度e 不为负值或零，故k 与k '1[1] 赵凯华、钟锡华《光学》上册256页，1984年版。
薄膜干涉教学目的：1.通过对肥皂液薄膜干涉实验的分析使学生理解薄膜干涉的原理。
并对光的干涉现象加深认识；2. 通过举例使学生了解薄膜干涉在科学技术中的一些应用3.会用薄膜干涉的知识解设一些常见的现象。
教学重点：薄膜干涉的原理教学难点：薄膜干涉应用实验用具和教具：酒精灯、铁丝圈、肥皂水教学设计：复习回顾：提问１：两束光产生干涉的条件是什么？答：频率相同的相干光源提问２：路程差满足怎样条件的区域出现亮条纹？满足怎样条件的区域出现暗条纹？答：两束光干涉，在空间互相叠加，所以出现了亮暗相间的条纹。
提问３：红光和蓝光相比较，干涉条纹间距有何不同？ 答：红光的条纹间距大。
λdl x =∆ 提问４：白光的干涉条纹为什么是彩色的？答：由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹。
新课教学：一、薄膜干涉的实验及原理做实验，学生观察实验：酒精灯里的酒精中溶解一些氯化钠，灯焰就能发出明亮的黄光。
把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液摸；实验现象：液膜反射的光使我们看到灯焰的像，像上有亮暗相间的条纹，这是光的干涉产生的。
提问：它是怎样产生的？分析产生干涉的原理分析：竖直放置的肥皂薄膜，由于受到重力的作用，形成了上薄下厚的楔形，酒精灯火焰照射到薄膜上时，从膜的前表面和后表面分别发射出来，形成两了波，这两列光波的频率相同，所以能够发生干涉。
在薄膜的某些地方，两列波反射回来时恰是波峰和波峰叠加、波谷和波谷叠加，使光波的振动加强，形成黄色的亮条纹；在另外一些地方，两列波的波峰和波谷叠加，使光波的振动互相抵消，形成暗条纹。
（我们虽然不能明显观察到上薄下厚，但是这样微小的厚度之差与光的波长相比还是相当大的。
）定量分析：在薄膜上不同的地方，来自前后两个面的发射光如图所示，所走的路程差不同，后膜反射光的路程与前膜反射光路之差正好为入射处膜厚度的2倍，对于不同的入射处膜厚度不同，某处膜厚度的2倍正好为波长整数倍时，该处两列光波叠加后互相加强，出现明条纹，若正好半个波长的奇数倍，互相叠加后减弱则为暗条纹。
光电效应发现的历程在量子理论的发展史中光电效应有着特殊意义，它的研究经历了曲折的过程.一、赫兹——紫外光照射显异常所谓光电效应就是电子在光的作用下从金属表面发射出来的现象,最早由德国物理学家赫兹（H.R.Hertz,1857一1894）于1887年发现的，他在研究电磁波发射与接收的实验中，利用一调谐电路中的火花间隙来产生电磁波，同时又应用另一类似的电路来检测电磁波，他无意中发现，当使发生火花的间隙产生的光与接收间隙隔绝时，则接收间隙必须缩短，才能使它发生火花！任何其他火花的光射到间隙的端点，也能促使间隙之间发生火花。
赫兹进一步研究后，得出结论，这一现象中起作用的是光的紫外部分。
当光射到间隙的负极时作用最强，显然紫外光照射负电极更易于放电，他当时无法解释这些现象，只是如实地作了记录。
在1887年发表的题为“论紫外光对放电现象的效应”一文中，首先描述了这些现象。
二、勒纳德——磁偏转法寻规律赫兹的发现吸引了许多人去做这方面的研究工作，1889年，哈耳瓦克（w.Hallwack，1859一1922年）做了一系列实验，他用碳弧照射绝缘的锌板，锌板连接到验电器上，他发现:如果锌板原来带负电，经照射会迅速失去电荷；如果锌板原来带正电，经照射仍保持不变。
在碳弧前面用一块玻璃隔开，现象消失，说明起作用的确实是紫外光，从锌板放出的肯定是负电荷。
俄国的斯托列托夫（1836----1896）对光电效应也进行了研究，并取得了重要成果。
他发现：为了产生光电流，光必须被电极吸收；光电流的大小与入射光的强度成正比；光电流实际上是在照射开始时立即产生，无需时间上的积累。
在光电效应的研究过程中，做出重要贡献的是德国物理学家、赫兹的助手勒纳德（P.Lenard，1862---1947）。
他早在1889年就开始做一些简单的光电效应实验，起先他设想光电效应是阴极射线引起的，但1894年他的实验证明这一想法不符合事实。
1899年，J.J.汤姆逊用磁偏切断电流的方法测定光电流的荷质比，肯定光电流与阴极射线都是同一类带电粒子组成，勒纳德随即于1900年也用磁偏转法测定光电流的荷质比得到同样的结果。
