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光学镀膜及相关的知识分析

导读: 影响一面平面透镜的透光度有许多成因。镜面的粗糙度会造成入射光的漫射,降低镜片的透光率。

  影响一面平面透镜的透光度有许多成因。镜面的粗糙度会造成入射光的漫射,降低镜片的透光率。此外材质的吸旋光性,也会造成某些入射光源的其中部分频率消散的特别严重。例如会吸收红色光的材质看起来就呈现绿色。不过这些加工不良的因素都可以尽可能地去除。

  很可惜的是大自然里本来就存在的缺陷。当入射光穿过不同的介质时,就一定会发生反射与折射的问题。若是我们垂直入射材质的话,我们可以定义出反射率与穿透率。

  很多人会好奇地问:

  一片完美且无镀膜玻璃的透光度应该有多少?

  既然无镀膜的玻璃透光度不好,那加上几层镀膜后,透光率应该更差才是?

  镀膜的折射率

  其实这两个问题是一致的。只要能了解第一个问题,其它的自然就迎刃而解了。

  根据电磁学的基本理论里,提到对于不同介质的透射与反射。

  若是由介质n1垂直入射至n2

  反射率=[(n2-n1)/(n1+n2)]2

  穿透率=4n1n2/(n1+n2)2

  范例

  若是空气的折射率是1.0,镀膜的折射率nc(例如:1.5),玻璃的折射率n(例如:1.8)

  (1)由空气直接进入玻璃

  穿透率=4×1.0×1.8/(1+1.8)2=91.84%

  (2)由空气进入镀膜后再进入玻璃

  穿透率=[4×1.0×1.5/(1+1.5)2]×[4×1.5×1.8/(1.5+1.8)2]=95.2%

  可见有镀膜的玻璃会增加透光度。此外由此公式,我们可以计算光线穿透镜片的两面,发现即使一片完美的透镜(折射率1.8),其透光度约为85%左右。若加上一层镀膜(折射率1.5),则透光度可达91%。可见光学镀膜的重要性。

  镀膜的厚度

  最后我们要探讨的是镀膜厚度的不同,会有什么影响?我们已经知道透光度与镀膜的折射率有关,但是却无关于它的厚度。可是我们若能在镀膜的厚度上下点功夫,会发现反射光A与反射光B相差

  nc×2D的光程差。如果

  nc×2D=(N+1/2)λ其中N=0,1,2,3,4,5.....λ为光在空气中的波长

  则会造成该特定波长的反射光有相消的效应,因此反射光的颜色会改变。

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