ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ

ПРОСВЕТЛЕНИЕ ОПТИКИ, уменьшение отражения коэффициентов поверхностей оптич. деталей путём нанесения на них одной или неск. непоглощающих плёнок. Без таких (просветляющих) плёнок потери на отражение света могут быть значительными; так в видимой области спектра (дл. волны л = 400-700 нм) даже при нормальном падении лучей на границе воздух - оптич. среда они могут составлять до 10% от интенсивности падающего излучения (рис. 1; см. также Отражение света, Френеля формулы). В системах с большим числом поверхностей, напр. в сложных объективах, потери света могут достигать 70% и более. Многократное отражение от преломляющих поверхностей вызывает появление внутри приборов рассеянного света, что ухудшает качество изображений, формируемых оптич. системами приборов. Эти нежелат. явления устраняются с помощью П. о., к-рое является одним из важнейших применений оптики тонких слоев (см. ниже об осн. классах веществ, используемых в качестве материалов для просветляющих плёнок, и способах нанесения плёнок).

Рис. 1. Рассчитанная по формуле Френеля зависимость коэффициента отражения света R, падающего по нормали на границу раздела воздух - стекло, от показателя преломления стекла п_ст.

П. о.- результат интерференции света, отражаемого от передних и задних границ просветляющих плёнок; она приводит к взаимному "гашению" отражённых световых волн и, следовательно, к усилению интенсивности проходящего света. При углах падения, близких к нормальному, эффект П. о. максимален, если толщина тонкой плёнки равна нечётному числу четвертей длины световой волны в материале плёнки, а преломления показатель (ПП) плёнки удовлетворяет равенству n²₂ = n₁n₃, где n₁ и n₃ - ПП сред, граничащих с плёнкой (часто первой средой является воздух). Отражённый свет ослабляется тем сильнее, чем больше разность n₃ - п₂; если же n₂ > п₃, то интерференция отражённых от границ плёнки лучей, напротив, усилит интенсивность отражённого света (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость коэффициента отражения R от выраженной в долях световой волны л толщины тонкого слоя, нанесённого на подложку из стекла, для различных значений показателя преломления слоя n₂. Показатель преломления стекла n₃= = 1,52; n₁ = 1 (воздух).

Изменяя толщину просветляющей плёнки, можно сместить минимум отражения в различные участки спектра. Покрытия с минимальным отражением в жёлтой области (л = 555 нм, область наибольшей чувствительности человеческого глаза) наносят на объективы, применяемые в чёрно-белой фотографии; в отражённом свете их поверхности имеют пурпурный оттенок (т. н. голубая оптика). В просветлённых объективах для цветной фотографии отражение минимально в голубой области спектра; оттенок их поверхностей - янтарный. Для деталей из стекла с низким ПП П. о. однослойными плёнками недостаточно эффективно. Применение двухслойных просветляющих плёнок позволяет почти полностью устранить отражение света от поверхности детали-подложки независимо от её ПП, но лишь в узкой области спектра. Трёхслойные просветляющие плёнки дают возможность получить равномерно низкое (~ 0,5%) отражение в широкой спектральной области, напр. во всём видимом диапазоне (рис. 3). Двух- и трёхслойные покрытия используют для П. о., работающей в ультрафиолетовой области, где из-за низкого значения п₃ однослойные покрытия малоэффективны. Теоретически наилучшее П. о. в широкой области спектра может быть достигнуто с помощью неоднородных просветляющих плёнок, значение ПП к-рых плавно меняется от п подложки до п окружающей среды.

Рис. 3. Зависимости в диапазоне видимого света (400- 700 нм) коэффициента отражения R поверхности стекла с n₃=1,52 от длины волны света л: 1- для непросветлённой поверхности; 2 - для поверхности с однослойной просветляющей плёнкой, показатель преломления к-рой n₂=1,40; 3 - то же при n₂=1,23; 4 - для поверхности с трёхслойной просветляющей плёнкой.

В практически получаемых неоднородных плёнках п меняется ступенчато; ширина спектральной области с низким отражением увеличивается с возрастанием числа "ступенек", при этом характер изменения ПП становится более плавным.

Лит. см. при ст. Оптика тонких слоев, Л. Н. Капорский.