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《濾波片的增透膜作用及原理分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、在日常生活中，人們對光學增透膜的理解，存在著一些模糊的觀念。這些模糊的觀念不僅在高中生中有，而且在大學生中也是存在的。例如，有不少人認為入射光從增透膜的上、下表面反射后形成兩列反射光，因為光是以波的形式傳播的，這兩列反射光干涉相消，使整個反射光減弱或消失，從而使透射光增強，透射率增大。然而他們無法理解：反射回來的兩列光不管是干涉相消還是干涉相長，反射光肯定是沒有透射過去，因增加了一個反射面，反射回來的光應該是多了，透射過去的光應該是少了，這樣的話，應當說增透膜不僅不能增透，而且要進一步減弱光的透射，怎么是增強透射呢？也有人對增
2、透膜的屬性和技術含量不甚了解，對它進行清潔時造成許多不必要的損壞。隨著人類科學技術的飛速發(fā)展，增透膜的應用越來越廣泛。因此，本文利用光學及其他物理學知識對增透膜原理給以全面深入的解釋，同時對增透膜的研究和應用現(xiàn)狀作一介紹。讓人們對增透膜有一個全面深入的了解，進而排除在應用時的無知感和迷惑感。? 2增透原理? 2．1定性分析? 光學儀器中，光學元件表面的反射，不僅影響光學元件的通光能量；而且這些反射光還會在儀器中形成雜散光，影響光學儀器的成像質量。為了解決這些問題，通常在光學元件的表面鍍上一定厚度的單層或多層膜，目的是為了
3、減小元件表面的反射光，這樣的膜叫光學增透膜（或減反膜）。? 這里我們首先從能量守恒的角度對光學增透膜的增透原理給予分析。一般情況下，當光入射在給定的材料的光學元件的表面時，所產生的反射光與透射光能量確定，在不考慮吸收、散射等其他因素時，反射光與透射光的總能量等于入射光的能量。即滿足能量守恒定律。當光學元件表面鍍膜后，在不考慮膜的吸收及散射等其他因素時，反射光和透射光與入射光仍滿足能量守恒定律。而所鍍膜的作用是使反射光與透射光的能量重新分配。對增透膜而言，分配的結果使反射光的能量減小，透射光的能量增大。由此可見，增透膜的作用使
4、得光學元件表面反射光與透射光的能量重新分配，分配的結果是透射光能量增大，反射光能量減小。光就有這樣的特性：通過改變反射區(qū)的光強可以改變透射區(qū)的光強。? 2．2定量描述? 光從一種介質反射到另一種介質時，在兩種介質的交界面上將發(fā)生反射和折射，把反射光強度與入射光強度的比值叫做反射率。用表示，，和分別表示反射光和入射光的振幅。? 設入射的光強度為1，則反射光的強度為，在不考慮吸收及散射情況下，折射光的強度為（1-ρ）。根據(jù)菲涅爾公式和折射定律可知：當入射角很小時，光從折射率n1的介質射向折射率n2介質，反射率? ?????
5、????????????（1）? 例如光線由很小的入射角從空氣射入折射率為1.8的介質時，則反射率為? 若以入射光的強度為1，則反射光的強度為0.08，折射光的強度為1-0.08=0.92。? 在介質表面鍍一層增透膜，設空氣、薄膜、介質的折射率分別為n1、、n、n2,薄膜厚度為d，如下圖所示：?圖1 光在單層膜中反射的示意圖? 在入射角很小的情況下，空氣與薄膜之間的反射率為? ? 薄膜與介質之間的反射率為? ? 如果把入射光線的強度仍設為1，光線①是入射光線經(jīng)過空氣與薄膜的界面一次反射形成的，則其強度為；光線②
6、入射光線經(jīng)過空氣與薄膜的界面兩次折射和薄膜與介質的界面一次反射而形成的，其強度為；光線③是入射光線經(jīng)過空氣與薄膜的界面兩次折射、一次反射和薄膜與介質的界面兩次反射而形成的，其強度為。如果、、，則光線①的強度為，光線②的強度為，光線③的強度為，此光束以后反射到空氣中的強度將更小。由此可見，返回空氣中的光線主要是①和②，而其它的光線強度非常小可以略去不計。那么，只要光線①和②滿足振幅相等，正好反相時，則相互抵消，整個系統(tǒng)的反射光能量接近零。根據(jù)增透膜增透過程中能量守恒，透射過去的光能量得到了增強，幾乎使全部光透射過去。? 通過上
7、面的分析我們知道，只要使光線①和②的振幅相等，并且正好反相，這層薄膜就起到了理想的增透作用。欲使光線①和②振幅相等，即強度相等，則．由于非常小，非常接近1，所以，只要就可以實現(xiàn)1和2振幅相等。又因? ? 所以①和②振幅相等的條件是：? ? 化簡上式，薄膜的折射率應滿足。一般空氣折射率n1為1，為玻璃折射率為1．5，則增透膜的折射率為，所以人們選擇增透膜的折射率應等于1．23或接近它。由于折射率小于氟化鎂（折射率為1．38）的鍍膜材料很難找到，所以，現(xiàn)在一般都用氟化鎂鍍制增透膜。? 另外，要使光線①和②正好反相，對薄膜
8、的厚度有一定的要求。當光從光疏介質射向光密介質時，反射光有半波損失。對于玻璃上的增透膜，其折射率大小介于玻璃和空氣的折射率之間，所以，當光從空氣透過薄膜射向玻璃時，光線①在空氣與薄膜的交界面反射時有半波損失，光線②在薄膜與介質的交界面反射時也有半波損失。所以，當光從空氣透過介
