增透膜的原理及应用
增透膜的名词解释

增透膜的名词解释增透膜,顾名思义,是一种具有透光性并可增加透光度的薄膜材料。
它广泛应用于光学设备、电子产品、建筑玻璃等领域,其作用是通过改善材料表面的光学特性,使光线穿透膜材料时减少反射和吸收,从而提高透光率和视觉清晰度。
增透膜的基本原理是利用光的干涉现象。
当光线垂直射入薄膜表面时,一部分光线会因为材料介质的折射率不同而发生反射,这就是我们常见的光的反射现象。
反射会导致能量的损失和视觉上的干涉,使得物体的真实颜色和细节难以观察。
增透膜通过特殊的工艺和材料组成,能够在光线射入材料表面时,将一部分光线反射,一部分光线透过。
它的特殊结构和材料使得入射光线在增透膜和物体之间发生多次反射和折射,从而减少一部分反射光的干扰,并增加一部分透射光的能量。
这样,增透膜能够提高透光率、减少反射率,使我们能够更清晰地看到物体的真实颜色和细节。
增透膜的应用十分广泛。
在光学设备领域,如相机镜头、望远镜、显微镜等,增透膜的使用能够提高成像质量和透光率,使观察者得到更清晰、更真实的图像。
在电子产品领域,如手机、平板电脑、电视等,增透膜的应用可以减少屏幕表面的反射,提高显示效果,并减轻眼睛的疲劳感。
在建筑玻璃领域,增透膜的使用能够降低建筑物的能量消耗,改善室内透光度,提升居住和办公环境质量。
除了提高透光率和减少反射的作用,增透膜还具有其他一些特殊功能。
例如,一些增透膜可以通过特殊的处理来防止指纹和污渍的附着,保持视觉清晰度。
另外,一些增透膜还可以具有防紫外线、防蓝光等功能,减少光波对人眼和物体的伤害。
这些特殊功能的应用使得增透膜在现代生活中扮演着越来越重要的角色。
随着科学技术的不断发展,增透膜的研究和应用也在不断进步。
现代科技的进步使得增透膜的品质和性能得到了很大的提升。
增透膜的材料选择、工艺优化和多层膜结构的设计,都对增透膜的性能有着重要影响。
研究人员不断努力改进增透膜的透光率、抗反射性能、光谱分布等,以满足不同应用领域的需求。
增透膜的应用原理有哪些

增透膜的应用原理有哪些1. 什么是增透膜增透膜是一种可以增加物体透明度的薄膜,通常由多层特殊材料堆积而成。
增透膜可以减少光线的反射和散射,并增加物体的透过率,提高光线透明度。
它被广泛应用在眼镜、显示屏、摄影镜头等领域。
2. 增透膜的原理增透膜的应用原理主要涉及光的干涉和衍射理论。
2.1 光的干涉增透膜的多层薄膜结构可以形成光的干涉现象。
当光线进入多层膜结构时,一部分光线会被前一层膜面反射,一部分光线会透过膜面进入下一层。
透过不同层膜面的光线会发生干涉现象,使得特定波长的光线相互加强或相互抵消。
2.2 衍射增透膜的一种常见原理是利用衍射现象来增加透明度。
衍射是指当光线通过一个孔或缝隙时,光线波动会弯曲并投射到周围区域。
通过特殊设计的多层膜结构,增透膜可以改变光线的传播路径和幅度,使得光线更容易透过薄膜,降低光线的反射和散射。
3. 增透膜的应用增透膜在各个领域有广泛的应用,以下是一些常见的应用场景:3.1 光学镜片增透膜在眼镜、相机镜头等光学器件的镜片上应用广泛。
通过在镜片表面涂覆一层增透膜,可以减少反射和散射,提高镜片的透过率和视觉清晰度。
3.2 显示屏增透膜在液晶显示器、手机屏幕等电子设备的显示屏上起到重要作用。
具有增透膜的显示屏可以减少背光源的反射,并提高画面的亮度和对比度。
3.3 摄影镜头增透膜在摄影镜头上被广泛使用。
它可以减少镜头表面的反射,提高光线的透过率。
通过使用增透膜,摄影师可以得到更清晰、更亮的图像。
3.4 光学仪器增透膜在各种光学仪器中也有应用,如显微镜、望远镜等。
通过使用增透膜,可以提高光学仪器的透明度和成像质量。
4. 增透膜的优势增透膜具有多项优势,使其成为许多应用领域的理想选择:•提高透过率:增透膜可以减少光线的反射和散射,提高物体的透过率,使得图像更明亮、更清晰。
•减少眩光:增透膜可以减少光线的反射,降低眩光问题,提升视觉舒适度。
•改善对比度:通过减少反射光的干扰,增透膜可以提高图像的对比度,使得画面更加鲜明。
增透膜的应用原理图解大全

增透膜的应用原理图解大全增透膜简介增透膜(Anti-reflective film)是一种能够减少或消除光的反射的薄膜材料。
它广泛应用于光学设备、显示屏、太阳能电池板等领域,以提高透光率、减少反射损失、增强光学品质。
增透膜的原理增透膜的原理是通过光学多层膜的干涉效应来实现的。
在多层膜结构中,不同材料的膜层通过精确的厚度控制,使得入射光在不同层之间发生干涉,从而减少或消除反射。
增透膜的应用领域增透膜广泛应用于以下领域:1.光学镜片:增透膜能够减少光学镜片上的反射,提高光线透过率和图像清晰度。
2.显示屏:增透膜能够减少显示屏表面的反射,提高显示效果和观看舒适度。
3.摄影镜头:增透膜能够减少摄影镜头表面的反射,提高成像质量和对比度。
4.太阳能电池板:增透膜能够减少太阳能电池板表面的反射,提高光吸收率和转换效率。
5.光学仪器:增透膜能够减少光学仪器中的反射损失,提高实验精确性和测量准确性。
增透膜的制备方法增透膜的制备通常采用物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等技术。
1.物理气相沉积(PVD):物理气相沉积是将材料通过高温蒸发、溅射或电弧等方式转化为蒸汽或离子,然后沉积到衬底上形成膜层。
2.化学气相沉积(CVD):化学气相沉积是将材料的前驱体通过气体载体输送到衬底上进行化学反应,生成膜层。
增透膜结构的优化为了达到更好的增透效果,增透膜的结构可以进行优化。
下面是几种常见的优化结构:1.单层增透膜:由单一材料制成的膜层,厚度和折射率进行优化,来减少反射。
2.复合增透膜:由多个材料层组成,每个材料层的厚度和折射率都进行优化,以实现更低的反射率。
3.光子晶体增透膜:利用光子晶体的周期性结构,通过改变周期和填充率,使得反射光的波长范围发生变化,从而实现增透效果。
4.非周期性增透膜:通过不规则结构的多层膜堆,使得入射光在不同层之间发生多次干涉,从而增强增透效果。
增透膜的应用效果增透膜的应用可以带来以下效果:•提高光透过率:增透膜能够减少光的反射,提高透过率,使得光线更容易通过材料表面。
增透膜的应用原理图解简单

增透膜的应用原理图解简单1. 什么是增透膜?增透膜是一种透明的薄膜,具有增加透光性能的特殊涂层。
它被广泛应用于光电设备、光学仪器和光学镜头等领域,用于改善光学器件的透光率和光学性能。
2. 增透膜的应用原理增透膜的应用原理可以简单概括为以下几点:2.1 多层膜结构增透膜通常由多层薄膜组成,每一层薄膜在光学波长范围内具有不同的折射率。
通过选择合适的膜层厚度和折射率,可以实现特定波长的光通过膜层的共振增强,从而提高光的透射率。
2.2 干涉光学效应增透膜的原理基于干涉光学效应。
当光通过增透膜时,不同波长的光会在膜层之间发生干涉现象。
通过调整每一层膜层的厚度,可以使得特定波长的光在膜层之间发生构造性干涉,从而增强该波长的透射。
2.3 阻挡反射增透膜还可以用于阻挡光的反射。
反射光的损失会导致光学器件的透射率下降。
通过设计合适的膜层结构,增透膜能够选择性地消除波长范围内的反射,从而提高光的透射率。
3. 增透膜的具体实现方式增透膜可以通过不同的方法来实现,下面是常见的两种实现方式:3.1 光学蒸发光学蒸发是一种常用的制备增透膜的方法。
在光学蒸发过程中,薄膜材料会被加热到蒸发温度,然后蒸发物质沉积在基底材料上形成膜层。
通过控制加热温度、蒸发速率和基底材料的选择,可以制备出具有特定折射率和透射率的增透膜。
3.2 磁控溅射磁控溅射是另一种常用的制备增透膜的方法。
在磁控溅射过程中,膜层材料被溅射源加热至高温。
然后,高能粒子轰击溅射材料,使其从溅射源表面脱落,并在基底材料上沉积形成膜层。
通过控制溅射过程中的气氛、溅射功率和基底材料的选择,可以制备出具有特定透射率和折射率的增透膜。
4. 增透膜的应用领域增透膜具有广泛的应用领域,下面列举了其中的几个主要领域:•光电显示器件:增透膜用于提高LCD、LED等显示器件的亮度和对比度,使得图像显示更加清晰。
•光学仪器:增透膜用于光学仪器的透射窗口和镜片,提高光学系统的传输效率和成像质量。
增透膜应用的原理是什么

增透膜应用的原理是什么1. 什么是增透膜增透膜,也被称为增透镀膜或增透薄膜,是一种具有高透光性能的特殊涂层材料。
它常用于光学领域中,可以减少或消除光学器件表面的反射,提高透光率,从而增加光的传输效率。
增透膜通常由多层薄膜组成,每一层都具有特定的光学性质,如折射率和厚度。
2. 增透膜的原理增透膜的应用原理主要基于两个光学现象,即光的反射和折射。
2.1 光的反射当光在两种介质之间传播时,会发生反射现象。
当光照射到物体表面时,一部分光会从表面反射回来,这就是我们常见的镜面反射。
镜面反射会导致光线的损失和干扰,降低光学器件的效率。
2.2 光的折射当光从一种介质传播到另一种折射率不同的介质中时,光线的传播方向会发生改变,这种现象被称为折射。
折射现象是由于光在不同介质中传播速度不同所致。
当光从一个介质进入另一个介质时,根据斯涅尔定律,入射角和折射角之间存在着一定的关系。
3. 增透膜的应用原理增透膜应用的原理是通过调节膜层的折射率和厚度,以减少或消除光在光学器件表面的反射,提高光的透过率。
以下是增透膜的应用原理的具体流程:1.入射光线照射在增透膜的表面上,部分光线会被增透膜的底层反射。
2.另一部分光线进入增透膜的底层,经过多层膜层的折射和反射。
3.在多层膜层之间的反射和折射过程中,通过调节膜层的折射率和厚度,使得光线的干涉效应得到增强或减弱。
4.经过多次折射和反射后,一部分光线透过增透膜,并达到最大透过率。
5.最终透过的光线能够进一步在光学器件中发挥作用,达到增强光传输效率和改善光学器件性能的目的。
4. 增透膜的应用领域增透膜的性能优势使其在许多领域得到广泛应用。
4.1 光学镜片增透膜常用于光学镜片上,可以降低镜片的反射率,提高镜片透光率,使得图像更加清晰,减少眩光。
这在相机、望远镜、显微镜等光学设备中具有重要作用。
4.2 太阳能电池板增透膜也被应用在太阳能电池板上,可以提高光的利用率,增加太阳能电池板的发电性能。
增透膜原理

增透膜原理增透膜是一种能够提高光学器件透射率的薄膜材料,它在光学领域有着广泛的应用。
增透膜的原理主要是基于光学干涉和薄膜多层堆积的效应,通过精确控制膜层的厚度和折射率,使得特定波长的光线在薄膜表面发生干涉,从而增强透射率。
在本文中,我们将详细介绍增透膜的原理,以及其在光学器件中的应用。
首先,我们来了解一下光学干涉的基本原理。
光学干涉是指两束或多束光线相遇时,由于光波的叠加而产生明暗条纹的现象。
这是由于光波的波峰和波谷相遇时出现相长干涉,波峰和波峰相遇时出现相消干涉。
而在增透膜中,利用光学干涉的原理可以使特定波长的光线增强透射,从而提高器件的透射率。
其次,薄膜多层堆积也是增透膜原理的重要组成部分。
薄膜多层堆积是指将不同材料的薄膜层依次堆积在一起,通过控制每一层膜的厚度和折射率,可以实现对特定波长光线的反射和透射的调控。
这种多层膜的堆积结构可以形成光学腔,从而实现对特定波长光线的增强透射。
在实际应用中,增透膜被广泛应用于各种光学器件中,如透镜、滤光片、光学镀膜等。
通过在这些器件表面镀覆增透膜,可以显著提高器件的透射率,改善光学性能,提高器件的整体效率。
例如,在摄影镜头中,增透膜可以有效减少反射和散射,提高透射率,从而提高成像质量。
在激光器件中,增透膜也可以降低光学损耗,提高激光器件的输出功率。
总之,增透膜的原理是基于光学干涉和薄膜多层堆积的效应,通过精确控制膜层的厚度和折射率,使得特定波长的光线在薄膜表面发生干涉,从而增强透射率。
在光学器件中的应用也取得了显著的效果,提高了器件的透射率和光学性能。
增透膜的发展将进一步推动光学器件的性能提升,为光学技术的发展带来新的机遇和挑战。
照相机增透膜原理

照相机增透膜原理
照相机增透膜是一种应用于镜头表面的薄膜,它的作用是减少镜头表面的反射
和提高透光率,从而提高照片的清晰度和色彩还原度。
这种薄膜通常是由多层介质膜层组成,每一层的厚度和折射率都经过精确计算和控制,以达到最佳的光学效果。
增透膜的原理是基于光的干涉和衍射现象。
当光线穿过增透膜的时候,不同波
长的光会在不同介质层之间发生干涉,从而使得一部分光线被折射,一部分光线被反射。
通过合理设计增透膜的结构和厚度,可以使得特定波长的光线在特定角度下发生完全干涉消除,从而减少反射,提高透光率。
增透膜的应用可以在很大程度上改善照相机镜头的光学性能。
首先,减少了表
面反射,使得镜头在强光下的成像更加清晰,减少了光晕和眩光的产生。
其次,提高了透光率,使得镜头在低光条件下的成像更加明亮,提高了照片的细节和色彩还原度。
此外,增透膜还能有效减少镜头表面的污垢和水渍,保护镜头的使用寿命。
总的来说,照相机增透膜原理是一种利用光学干涉和衍射现象来提高镜头光学
性能的技术手段。
通过合理设计增透膜的结构和厚度,可以有效减少反射,提高透光率,改善照片的清晰度和色彩还原度,从而提高照相机的拍摄质量和用户体验。
增透膜的应用原理讲解

增透膜的应用原理讲解一、什么是增透膜?增透膜是一种在光学领域应用广泛的薄膜材料。
它能够增加特定波长的光线透过率,提高镜片或透镜的光学性能。
二、增透膜的原理增透膜的原理基于光的干涉现象。
当平行光线通过增透膜时,光线遇到膜层的上表面时发生一次反射和一次透射,进而经过多次内部反射和透射。
通过调整膜层的厚度和折射率,可以实现对光线的干涉、衍射和反射,从而使特定波长的光线透过率增加。
三、增透膜的主要应用增透膜在各个领域都有广泛的应用,下面列举了一些常见的应用场景:•眼镜:增透膜被用于镜片的表面,可以提高镜片的透光率,减少反射和散射,提高视觉清晰度和舒适度。
•光学仪器:增透膜被广泛应用于望远镜、显微镜、相机等光学仪器的镜片表面,可以提高光学仪器的分辨率和成像质量。
•显示器:增透膜被用于液晶显示器、LED显示屏等显示设备,可以提高显示屏的亮度和对比度,减少反射和眩光,改善图像质量。
•光伏电池:增透膜被应用于太阳能光伏电池的表面,可以提高光电转化效率,增加电池的发电能力。
•滤光片:增透膜被用作滤光片,可以选择性地透过或反射特定波长的光线,用于照明、摄影、化学分析等领域。
四、增透膜的制备方法常用的增透膜制备方法主要有下面几种:1.溅射法:通过在基底材料上靶材溅射,使靶材蒸发并沉积在基底上,形成增透膜。
2.离子束法:通过使用离子束轰击靶材,使靶材原子蒸发并沉积在基底上,形成增透膜。
3.溶胶凝胶法:通过将溶胶涂覆在基底上,然后通过烘烤和固化等工艺步骤,形成增透膜。
4.自组装法:通过调节溶液中的浓度和温度等条件,使溶液中的物质自组装成覆盖在基底上的增透膜。
五、增透膜的优势•提高光学设备的性能:增透膜可以提高光学设备的透光率、对比度和分辨率,提高图像质量和观看体验。
•降低能源消耗:增透膜可以减少反射和散射,提高光的利用效率,降低室内外照明的能源消耗。
•增加产品附加值:增透膜可以使眼镜、显示器、光伏电池等产品的性能得到提升,从而增加产品的市场竞争力和附加值。
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增透膜的原理及应用摘要:在光学元件中,由于元件表面的反射作用而使光能损失,为了减少元件表面的反射损失,常在光学元件表面镀层透明介质薄膜,这种薄膜就叫增透膜。
本文分别从能量守恒的角度对增透膜增加透射的原理给予定性分析;根据菲涅尔公式和折射定律对增透膜增加透射的原理给予定量解释;利用电动力学的电磁理论对增透膜增加透射的原理给予理论解释。
同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。
关键词:增透膜;干涉;增透膜材料;镀膜技术1前言在日常生活中,人们对光学增透膜的理解,存在着一些模糊的观念。
这些模糊的观念不仅在高中生中有,而且在大学生中也是存在的。
例如,有不少人认为入射光从增透膜的上、下表面反射后形成两列反射光,因为光是以波的形式传播的,这两列反射光干涉相消,使整个反射光减弱或消失,从而使透射光增强,透射率增大。
然而他们无法理解:反射回来的两列光不管是干涉相消还是干涉相长,反射光肯定是没有透射过去,因增加了一个反射面,反射回来的光应该是多了,透射过去的光应该是少了,这样的话,应当说增透膜不仅不能增透,而且要进一步减弱光的透射,怎么是增强透射呢?也有人对增透膜的属性和技术含量不甚了解,对它进行清洁时造成许多不必要的损坏。
随着人类科学技术的飞速发展,增透膜的应用越来越广泛。
因此,本文利用光学及其他物理学知识对增透膜原理给以全面深入的解释,同时对增透膜的研究和应用现状作一介绍。
让人们对增透膜有一个全面深入的了解,进而排除在应用时的无知感和迷惑感。
2增透原理2.1 定性分析光学仪器中,光学元件表面的反射,不仅影响光学元件的通光能量;而且这些反射光还会在仪器中形成杂散光,影响光学仪器的成像质量。
为了解决这些问题,通常在光学元件的表面镀上一定厚度的单层或多层膜,目的是为了减小元件表面的反射光,这样的膜叫光学增透膜(或减反膜)。
这里我们首先从能量守恒的角度对光学增透膜的增透原理给予分析。
一般情况下,当光入射在给定的材料的光学元件的表面时,所产生的反射光与透射光能量确定,在不考虑吸收、散射等其他因素时,反射光与透射光的总能量等于入射光的能量。
即满足能量守恒定律。
当光学元件表面镀膜后,在不考虑膜的吸收及散射等其他因素时,反射光和透射光与入射光仍满足能量守恒定律。
而所镀膜的作用是使反射光与透射光的能量重新分配。
对增透膜而言,分配的结果使反射光的能量减小,透射光的能量增大。
由此可见,增透膜的作用使得光学元件表面反射光与透射光的能量重新分配,分配的结果是透射光能量增大,反射光能量减小。
光就有这样的特性:通过改变反射区的光强可以改变透射区的光强。
2.2 定量描述光从一种介质反射到另一种介质时,在两种介质的交界面上将发生反射和折射,把反射光强度与入射光强度的比值叫做反射率。
用表示,,和分别表示反射光和入射光的振幅。
设入射的光强度为1,则反射光的强度为,在不考虑吸收及散射情况下,折射光的强度为(1-ρ)。
根据菲涅尔公式和折射定律可知:当入射角很小时,光从折射率n1的介质射向折射率n2介质,反射率(1)例如光线由很小的入射角从空气射入折射率为 1.8的介质时,则反射率为若以入射光的强度为1,则反射光的强度为0.08,折射光的强度为1-0.08=0.92。
在介质表面镀一层增透膜,设空气、薄膜、介质的折射率分别为n1、、n、n2,薄膜厚度为d,如下图所示:图1 光在单层膜中反射的示意图在入射角很小的情况下,空气与薄膜之间的反射率为薄膜与介质之间的反射率为如果把入射光线的强度仍设为1,光线①是入射光线经过空气与薄膜的界面一次反射形成的,则其强度为;光线②入射光线经过空气与薄膜的界面两次折射和薄膜与介质的界面一次反射而形成的,其强度为;光线③是入射光线经过空气与薄膜的界面两次折射、一次反射和薄膜与介质的界面两次反射而形成的,其强度为。
如果、、,则光线①的强度为,光线②的强度为,光线③的强度为,此光束以后反射到空气中的强度将更小。
由此可见,返回空气中的光线主要是①和②,而其它的光线强度非常小可以略去不计。
那么,只要光线①和②满足振幅相等,正好反相时,则相互抵消,整个系统的反射光能量接近零。
根据增透膜增透过程中能量守恒,透射过去的光能量得到了增强,几乎使全部光透射过去。
通过上面的分析我们知道,只要使光线①和②的振幅相等,并且正好反相,这层薄膜就起到了理想的增透作用。
欲使光线①和②振幅相等,即强度相等,则.由于非常小,非常接近1,所以,只要就可以实现1和2振幅相等。
又因所以①和②振幅相等的条件是:化简上式,薄膜的折射率应满足。
一般空气折射率n 1为1,为玻璃折射率为1.5,则增透膜的折射率为,所以人们选择增透膜的折射率应等于1.23或接近它。
由于折射率小于氟化镁(折射率为1.38)的镀膜材料很难找到,所以,现在一般都用氟化镁镀制增透膜。
另外,要使光线①和②正好反相,对薄膜的厚度有一定的要求。
当光从光疏介质射向光密介质时,反射光有半波损失。
对于玻璃上的增透膜,其折射率大小介于玻璃和空气的折射率之间,所以,当光从空气透过薄膜射向玻璃时,光线①在空气与薄膜的交界面反射时有半波损失,光线②在薄膜与介质的交界面反射时也有半波损失。
所以,当光从空气透过介质薄膜垂直射入玻璃时,光线①和②要干涉相消,只要光线①和光线②的光程相差半个波。
则让薄膜厚度(k为自然数,为光在薄膜中波长),这样光线②经薄膜传播一个来回比光线①多行,因为光是波,具有周期性,所以不管k为哪个自然数,光线②与光线①的光程只要相差半个波长,就能达到目的。
在这里还要强调光从光疏介质射向光密介质时,反射光有半波损失。
而当时,这样光线①和②返回空气中时都经历了一次半波损失,相互抵消,可以不考虑半波损失。
下面总结光线①和②的干涉情况与膜的厚度关系为:其中k为自然数,为光在薄膜中的波长。
因此,当膜的厚度,则光线①和②重合时,出现干涉相消,从而减弱反射光的强度,增加透射光的强度,起到增透的作用。
当然,要满足光线①和②的重合,必须要求光线垂直入射,所以,增透膜在光线垂直入射时效果最好,入射角很小时增透膜也有一定的增透作用,但不如垂直入射时效果好。
2.3 理论解释下面我们再利用电动力学方面的知识,来对光学增透膜的增透机理作出解释。
设薄膜厚度为d,处于介质1与介质2之间,由于除铁磁介质外,其他物质的磁导率基本相同。
因此设三种介质的磁导率都是。
三种介质的电容率分别是,,,介质1.薄膜、介质2的折射率分别为,,,且薄膜介质为无损耗介质。
为了计算方便,设入射光为线性的单色平面波,且垂直入射到介质与薄膜的交界面Ⅰ(介质1与薄膜交界面为Ⅰ面,介质2与薄膜交界面为Ⅱ面)。
以交界面Ⅰ为x-y面,入射光波的行进方向为z轴方向。
入射波的电场沿x轴方向,磁场沿y轴方向,则入射波可以写作式中电磁波入射到介质薄膜里后,又会在交界面Ⅱ上产生反射波,反射波又在交界面Ⅰ产生反射。
如此下去,在薄膜层中,便有无穷多个向前、向后进行的电磁波。
将向前进行的无穷多个波的叠加写成式中把向后进行的无穷多个波的叠加写成式中介质2中向右进行的波式中利用交界面Ⅰ处的边值关系在处,得(1)在处,得(2)将(1)式代入(2)式得(3)因为,所以(3)式可写为(4)因为该关系式中含有复数量,所以要使该式成立,它的虚部和实部都等于零,故有因为故只有即(5)从而得出薄膜的厚度式中是电磁波在薄膜中的波长。
因为所以。
由(4)式中实部为零,并考虑(5)式得当m为偶数时,上式取正号,即解得,此时。
这个解说明了当两介质折射率相等时,由于存在着半波损失,反射回来的主要的两束干涉光,一束有半波损失,一束没有.正好考虑半波损失,故薄膜厚度应为半波长整数倍。
当m为奇数时,上式取负号,即解得此时,这个解说明当时,,间于、间,可以不考虑半波损失。
与定量描述中的理论相符。
一般光学介质都是在空气中使用,因此满足第二种情况。
我们只要让=(k=1,2,3,4,……),理论上增透膜就能起到完全增透的作用,和前面结论一致。
3 研制和应用3.1 增透膜材料光学增透膜的研制,不仅要考虑它的透射率,而且还要考虑它的硬度,耐热、耐寒性,与玻璃等光体的接合力度,耐光照射性,吸热强度等因素,能满足这么多条件的材料可想而知是很困难的。
根据适合不同的需求,目前人们发现、常用的材料有、、、瓷红外光红外增透膜、乙烯基倍半硅氧烷杂化膜等。
由于一般光学介质都是玻璃,并在空气中使用,那增透膜的折射率应接近 1.23。
现实中折射率小于氟化镁(折射率为)的镀膜材料很少见,而且像氟化镁那样很好的满足各种条件的材料更是稀少。
因此,现在一般都用氟化镁镀制增透膜。
虽然金刚石是迄今为止自然界中性能最优良的材料,但是存在工艺条件过于苛刻和成本高的问题。
目前,大规模的使用金刚石薄膜的条件还不具备。
通过人们对增透膜的不断发展和研究,相信会有比金刚石更为合适的材料被我们所发现利用,或者金刚石被大规模的使用。
3.2 镀膜技术随着增透膜的不断开发和研究,光学增透膜的镀膜技术也在不断的发展。
光学增透膜的厚度要控制在可见光波长1/4的数量级上,增透膜的均匀度的要求也非常的苛刻。
尽管如此,在人们的不懈探索中,还是掌握了不少行之有效、先进的镀膜技术。
目前,常用的镀膜方法有真空蒸镀、化学起相沉积、溶胶—凝胶镀膜等方法。
三者相比较,溶胶—凝胶镀膜设备简单、能在常温常压下操作、膜层均匀性高、微观结构可控,适于不同形状、尺寸的基片、能通过控制配方、制备工艺得到高激光破坏阈值的光学薄膜,已成为高功率激光薄膜的最具竞争力的制备方法之一。
常用的薄膜,并没有使透射光的光强达到最大,也就是说没有使反射光达到最弱。
主要是要增透的光往往不是单色的,而是有一定的频宽,而对于一个增透膜只对某一波长的单色光有完全增透的作用。
因此可以通过多层镀膜技术来改善增透效果,同时也增加了透射光的线宽△,也就是频宽。
随着人们对增透膜的应用和发展,有人设想为细小的光纤进行镀膜,由此可见这需要多么精密的镀膜技术。
4结论由以上讨论可知:增透膜增加透射光强度的实质是作为电磁波的光波在传播的过程中,在不同介质的分界面上,由于边界条件的不同,改变了其能量的分布。
对于单层薄膜来说,当增透膜两边介质不同时,薄膜厚度为1/4波长的奇数倍且薄膜的折射率时(分别是介质1、2的折射率),才可以使入射光全部透过介质。
一般光学透镜都是在空气中使用,对于一般折射率在1.5左右的光学玻璃,为使单层膜达到100%的增透效果,可使,或接近;还要使增透薄膜的厚度=()。
单层膜只对某一特定波长的电磁波增透,为使在更大围和更多波长实现增透,人们利用镀多层膜来实现。
人们对增透膜的利用有了很多的经验,发现了不少可以作为增透膜的材料;同时也掌握了不少先进的镀膜技术,因此增透膜的应用涉及医学、军事、太空探索等各行各业,为人类科技进步作出了重大贡献。