Интерференция в четверть-волновом противобликовом покрытии




Толщина просветляющего слоя (например, кремниевой кислоты) равняется 1/4 длины световой волны. В этом случае лучи, отражённые от её наружной и внутренней сторон, погасятся вследствие интерференции и их интенсивность станет равной нулю. Для наилучшего эффекта показатель преломления просветляющей плёнки должен равняться квадратному корню показателя преломления оптического стекла линзы. Наиболее подходящим материалом для просветляющей пленки является фторид бария, обладающий весьма низким (n=1,38) показателем преломления. Однако, фторид бария растворим в воде и требует нанесения защитного покрытия.

Отражательная способность стекла, просветленного таким способом, сильно зависит от длины волны, что является основным недостатком однослойного просветления. Минимум отражательной способности соответствует длине волны λ=4d·n, где d — толщина пленки, n — ее показатель преломления, В первых просветлённых объективах добивались понижения коэффициента отражения для лучей зелёного участка спектра (555 нм — область наибольшей чувствительности человеческого глаза), поэтому на отражение, стекла таких объективов имели сине-фиолетовую или голубовато-зелёную окраску («голубая оптика»). Напротив, пропускание света таким объективом максимально на этой длине волны, что приводило к заметному окрашиванию изображения.

В настоящее время однослойное просветление часто используется для лазерной оптики, рассчитанной на работу в узком спектральном диапазоне. Используя стекла с относительно высоким показателем преломления и напыляя пленку фторида бария, удается добиться минимальной отражающей способности около 1%. Главным преимуществом такого просветления является его дешевизна.

Многослойное просветление

Объектив с многослойным просветлением

Многослойное просветляющее покрытие представляет собой последовательность чередующихся слоев (их число достигает 15 и более) из двух (или более) материалов с различными показателями преломления. Многослойные просветляющие покрытия характеризуются низкими потерями на отражение (узкополосные покрытия для лазерной оптики с отражательной способностью около 0,2% и менее, широкополосные — до 0,5%). Основное преимущество многослойного просветления применительно к фотографической и наблюдательной оптике — незначительная зависимость отражательной способности от длины волны в пределах видимого спектра (на графике отражательной способности от длины волны наблюдаются два и более минимума, разделенных небольшими максимумами, а за пределами рабочей полосы наблюдается сильный рост отражательной способности), что существенно уменьшает искажения цвета. Отражения от поверхности линз с многослойным просветлением в зависимости от качества имеют различные оттенки зеленого и фиолетового цвета, вплоть до очень слабых серо-зеленоватых у объективов последних годов выпуска. Оптика с многослойным просветлением ранее маркировалась буквами МС (например, МС Мир-47М 2,5/20). В настоящее время специальное обозначение многослойного просветления встречается редко, так как его использование стало стандартом. Иногда встречаются "фирменные" обозначения особых его разновидностей SMC (Pentax), Super Integrated Coating, Nano (Nikon) и другие. В состав многослойного просветляющего покрытия, помимо собственно просветляющих слоев, обычно входят вспомогательные слои — улучшающие сцепление со стеклом, защитные, гидрофобные и др.

Инфракрасная оптика

Некоторые оптические материалы, используемые в инфракрасном диапазоне имеют очень большой показатель преломления. Например у германия показатель преломления близок к 4. Такие материалы требуют обязательного просветления.
4 Проверка качества обработки поверхности

С по­мо­щью ин­тер­фе­рен­ции можно оце­нить ка­че­ство об­ра­бот­ки по­верх­но­сти из­де­лия с точ­но­стью до длины волны. Для этого нужно со­здать тон­кую кли­но­вид­ную про­слой­ку воз­ду­ха между по­верх­но­стью об­раз­ца и очень глад­кой эта­лон­ной пла­сти­ной. Тогда неров­но­сти по­верх­но­сти до см вы­зо­вут за­мет­ное ис­крив­ле­ние ин­тер­фе­рен­ци­он­ных полос, об­ра­зу­ю­щих­ся при от­ра­же­нии света от про­ве­ря­е­мых по­верх­но­стей и ниж­ней грани (Рис. 12).

Рис. 12. Про­вер­ка ка­че­ства об­ра­бот­ки по­верх­но­сти


Голография

На основе явлений интерференции и дифракции можно получить объемное изображение предмета с помощью специального метода – голографии. Этот метод предложен Габором еще в 1947 г., но реализовать идеи Габора удалось только после создания лазеров. Первое голографическое изображение со всеми эффектами объемности было получено в 1963 г. Лейтом и Упатниексом.

Обычная фотография представляет собой плоское изображение предмета. Никакого ощущения объемности при разглядывании фотоснимка не возникает. Причина этого заключается в том, что фотографическое изображение сохраняет информацию только об амплитуде световых волн, идущих от разных участков фотографируемого объекта.

Почему же пропадает информация об объемности предмета? Причина кроется в самой фотопластинке, которая как приемник светового излучения не может разрешить во времени колебания со световыми частотами. Как и другие приемники света, она реагирует только на усреднённую во времени интенсивность световых колебаний, рассеянных предметом. Эта интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды световых колебаний. Значит, фотопластинка регистрирует только информацию об амплитуде падающей волны и нечувствительна к тому, в какой фазе подошла к ней световая волна. Поэтому информация о фазе световой волны, рассеянной объектом фотографирования, безвозвратно теряется.

Для того чтобы получить качественное изображение пространственного предмета, надо возможно более точно воспроизвести рассеянные им электромагнитные волны. Волна, отраженная предметом, несет информацию о нем в виде определенного распределения амплитуд и фаз световых колебаний.

Фотопластинка с запечатленной на ней структурой световых волн называется голограммой, а процесс ее получения – голографированием. Голограмма принципиально отличается от обычной фотографии тем, что на ней фиксированы не только амплитуды, но и фазы световых волн, идущих от объекта.

В настоящее время разработано несколько методов голографирования. Все они основаны на одном и том же принципе (рис. 3.34). Свет лазера разделяется на два пучка. Один пучок образуется при отражении света от объекта, который голографируется. Этот пучок называется предметным. Другой пучок, который называют опорным, создается с помощью обычного плоского зеркала и на объект не попадает. В том месте, где происходит наложение предметного и опорного пучков, помещается обычная фотопластинка. Так как источником света является лазер, то предметный и опорный пучки являются когерентными. Поэтому они интерферируют. Фотопластинка и фиксирует эту интерференционную картину.

Таким образом, голограмма – это фотография интерференции предметного и опорного пучков. Вся информация об амплитудах и фазах волны закодирована на голограмме путем изменения контраста интерференционных полос и расстояний между ними. При обычном освещении невооруженный глаз не может отличить голограмму от обычного испорченного негатива, и, тем не менее, голограмма содержит гораздо более полную информацию о предмете, чем самая хорошая фотография.

Чтобы восстановить интересующую нас предметную волну (изображение предмета), голограмма помещается туда же, где находилась при экспонировании фотопластинка, и освещается одним только опорным пучком. Для этого ту часть лазерного излучения, которая при голографировании рассеивалась предметом, перекрывают с помощью непрозрачной заслонки. На стадии восстановления изображения голограмма играет роль дифракционной решетки с плавным переходом от прозрачных участков к непрозрачным. Дифракция опорного пучка на голограмме приводит к возникновению световых волн, совпадающих с теми, которые предмет рассеивал при голографировании. Поэтому на голограмме под углом к освещающему пучку наблюдатель видит исходный объемный предмет. При этом все выглядит так, как будто мы смотрим в окно на реальный объект. Смещая глаз, можно видеть предмет в разных ракурсах. То есть, изображение, которое получается с помощью голографии, ничем не отличается от той реальной картины, которая голографировалась.


Список литературы

1) Учебник для 11 класс средней школы Н.М. Шахмаев... Изд 2-е Москва "Просвещение" 1993г.

2) Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А. М. Прохоров. Изд. "Советская энциклопедия", 1983

3) Справочное пособие по физике. Авт.-сост. И. Е. Гусев. -Мн.: Харвест,1998.-576с.-(Библиотека школьника).

4) Спасский Б.И. Физика в ее развитии. – М.: Просвещение, 1979;

5) Дягилев Ф.М. Из истории физики и жизни ее творцов. – М.: Просвещение, 1986;

6) 3. Вавилов С.И. Исаак Ньютон. Издательство Академии наук СССР, 1960г., 294с.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: