Теория оптических приборов - Тудоровский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
$ '/7. Об уменьшении коэффициента отражения от поверхности стекла 67
пленки и ее толщины d можно получить для а* в формуле (27,2) значение нуль; в этом случае лучи определенной длины волны, падающие на поверхность под определенным углом /, вовсе не будут отражаться; коэффициенты отрааа тия лучей с близкими длинами волн также значительно уменьшаются действием преломления и отражения в пленке. По закону сохранения энергии яркость лучей, вошедших через пленку внутрь стекла, соответственным образом увеличится.
Выведем условие, пои соблюдении которого яркости обоих интерферирующих лучей одинаковы. Если яркость падающего пучка В, то яркость отраженного в точке Вх луча равна Вг1г где г, коэффициент отражения на границе ВгВ2; яркость преломленного луча ВгВ3 равна В( 1 — ri), а отраженного В.^в^ равна В( 1—г,)г2. Яркость того же луча после преломления в точке В,, очевидно, равна В( 1 — г^гг. Искомое условие выражается уравнением:
Г\ — ( 1 — г,)1 г2 — г> — 2г,/-„ -+- туг2.
Так как г, и г.2 имеют малые значения — около 0.05, то членами г, г.. и г,2г2 можно пренебречь, что приводит к уравнению:
г, — га.
Применим это уравнение к случаю нормального падения лучей (/=0), тогда согласно формуле (25,3) получим:
[rtj — Л,)2 ___ (пя — П2)-(п2-1~ п-,)* (п:.-1 п2)-
или после извлечения корня из обеих частей уравнения:
712 — — п°.
По *- П> •¦» П-
Если п2>п,, то и п3^>п?, т. е. показатель преломления вещества пленки должен быть меньше показателя преломления стекла. После обычных упрощений находим:
П„"— flj/lj,
или
п., — (27,4)
В случае, когда первая среда воздух, п, — 1 и
(27,5)
Если п3 = 1.5, то щ должно быть равно 1.223.
Если условие (27,4) выполнено, то амплитуды обоих интерферирующих лучей одинаковы. В то же время разность хода Д должна быть равна нечетному числу полуволн; из формулы (27,1) находим для толщины пленки следующее выражение:
/ & /<У7 лл
(27,3
68 Г 'лава //. Световая яНергия; основные понятия фогЛометр '<и и колориметрии
где k— 1; 3; 5;......... В случае нормального падения лучей в воздухе
__ к'л fcX
4"2 4 v n..
Если п3 —1.5, то толщина пленки, при которой получается первый минимум, равна 0.121 а, т. е. около '/4 длины волны.
Получение пленок с низким показателем преломления, соответствующим формулам (27,4) и (27,5), связано с затруднениями, так как веществ с такими показателями не существует; требуемые пленки получаются при образовании тонких разрыхленных слоев подходящих веществ. Существует два способа нанесения таких пленок: химический и физический. По химическому способу оптическую поверхность детали обрабатывают кислотами или другими жидкостями, отчасти растворяющими или разрушающими поверхностный слой стекла и тем изменяющими его состав и физическое состояние. Так называемый физический способ состоит в нанесении на поверхность стекла слоя другого вещества посредством испарения, его в пустоте; очень часто испаряют флуорит и фтористые соли лития, магния, кальция и другие.
Толщину слоев выгодно иметь наименьшую, при которой получаются интерференционные минимумы первого или второго порядка для лучей с длиной волны около 550—590 ту,- в белом свете такие слои имеют пурпуровую окраску. Ил^акого влияния на ход лучей в оптической детали слой не имеет. Общий коэффициент отражения (для белого света) физическим способом может быть понижен до 0.4—0.5% вместо обычных 5%; невидимому, химический способ дает пленки с большим значением коэффициента отражения, ио за то пленки, образованные по этому способу, более прочны. Во всяком случае снижение названного коэффициента до 1.5-2%, т. е. вдвое против обычного, дости-
гается без особых затруднений.
В случае сложных оптических систем с большим числом поверхностей покрытие этих поверхностей пленками дает значительные выгоды. Для примера приводим табличку значений потерь света вследствие
отражеиия при различном числе преломляющих поверхностей в случае стекла с показателем преломления 1.50 без обработки поверхностей и с пониженным коэффициентом отражений 0.5"/,,.
Потери в i/pi>jt« нта j
Число поверхностей .... Ч 4 6 8 10 12
До обработки поверхности . ¦ 7.8 15. i' 21,7 27.8 33.5 38.7
После покрытия............. 1.0 2.0 3.0 3.9 4.9 5.9
Фотографический объектив с десятью преломляющими поверхностями, пропускавший 60°/0 света, после покрытия поверхностей фтористым кальцием пропускает 90%, т. е. „физическая светосила" прибора возрастает в полтора раза.
Сборка оптических приборов из деталей, покрытых тонкими, не очень прочными пленками, требует особых предосторожностей.
Приводим наиболее важные работы по вопросу об уменьшении коэффициента отражения от стекла: A. SmakuJa; К. В. Blodgett;
С. Н. Cartwright; F. L. Jones and Н. Homer; Н. Schroder; И. В. Гребенщиков, Власов, Непорэнт, Суйковская. Методы измерения толщины пленок и их показателя преломления рассматривал Vasicek.
28. Потери света вследствие поглощения ею в средах 69
§ 28. Потери света вследствие поглощения его в средах
Яркость пучка лучей, распространяющихся в.> всякой не вполне прозрачной среде, уменьшается с увеличением пути, пройденного лучом в среде. Даже лучшие сорта оптического стекла не вполне прозрачны для лучей света; поэтому яркость лучей, проходящих оптические детали прибора, также уменьшается по пути прохождения.
