二. 望远镜镀膜对通光率的影响 事实上镀膜镜头的表面反射由镀膜厚度引起的光干涉反射和有折射率引起的自然反射两个因素共同影响。 根据干涉理论,两束同频、等幅的光波沿着同一路径传播时,如果的位相差半波长的偶数倍,合振幅为100%,这时照射在介质表面的光被完全反射;而当位相差半波长的奇数倍,合振幅为0,这时因为干涉现象引起的反射最小,介质表面的反射最接近由其折射率决定的自然反射水平。减反膜应用了干涉原理,使镀膜的表面上的反射光和入射光干涉抵消来降低因为光波干涉造成的反光强度。 由于光线在光密界质―镀膜中的传播速度小于空气中传播速度,设 nc 为光学膜面的折射率: 当光程差=(2n+1)λ/4nc 时会造成镀膜表面该波长的反射光抵消,同时反射光的颜色向λ波长光的补色改变。 光学镜片的透光率受空气和介质的折射率影响,设空气折射率为na介质折射率为ng,光线垂直入射,通过以下公式可以计算光学镜片的反射率和透光率: 反射率=[ (ng-na) / (ng+na) ]2 透光率=4×na×ng / (na+ng)2 镀膜介质的透光率为: 镀膜介质的透光率=[ 4×na×nc / ( na+nc )^2] × [ 4×nc×ng / ( nc+ng )^2] 由上可知,镜片的折射率越低反射率就越低,使用折射率小于镜片的折射率的光学镀膜可以增加透光率。 且当 nc< nc='√na×ng' 所以 na='1' 时镀膜镜片的反射率为0,由于 且>0 一、镜头镀减反增透膜(c) 在物镜或物镜和目镜表面镀单层减反增透膜叫镜头镀膜。镀膜折射率小于镜片的折射率时,当nc=√ng并且镀膜厚度为光在膜层中波长的1/4的奇数倍时 d=λ/4nc,对于波长为λ的垂直入射光能完全消除反射。所以对于ng = 1.5 的钡冕光学玻璃,可以容易地计算出镀膜的最佳厚度,最佳折射率为1.22。但是折射率这样小的镀膜材料不易找到,所以一般都用折射率为1.38的氟化镁制单层减反增透膜,对于ng = 1.5 的钡冕光学玻璃能在λ上取得1.3%和平均约1.5%的反射率,但对于折射率较高的光学玻璃,单层二氟化镁――MgF2已能达到很好的减反增透效果。 从三棱镜分光原理可知,光学玻璃对不同波长的光线的折射率是不同的。望远镜常用的钡冕光学玻璃对长波红光的折射率明显小于对短波蓝光的折射率,所以对红光的折射率更接近理想折射率,光学玻璃对长波光有偏向透过的特性。 根据干涉原理,中心波长λ的镀膜对该波长的光的减反作用最好,但在其他波长上这时照射在介质表面的光的相位相差不再是半波长的奇数倍,而逐渐接近半波长的偶数倍,反射损失逐渐增加。所以只要远离镀膜中心波长即使在介质偏向增透的长波方向上也不能达到理想的增透效果。 以上两个因素的共同作用改变了镀膜镜头对色彩的还原特性,造成了单层镀膜偏色的特性。但是由于消色镜头中火石玻璃的对偏向透过性反作用,中心波长的选择造成的影响是主要的。
三. 望远镜镀膜对色彩还原的提高 除了提高的光透过率,减反膜还应该有中性的色彩还原。为了设计色彩还原中性的单层减反膜的,一般中心波长选择在480nm-540nm的蓝―青色光段,而且以480nm-520nm为多。因为加上光学玻璃对光的吸收,在短波处光线损失比较大,为平衡色彩,单层减反膜的中心波长都尽量偏短,尽量少反射损失短波光。但是中心波长短于460nm,目视很难分辨膜色的中心波长差异,所以比460nm短的单层膜中心波长一般不采用。如不考虑色彩因素,中心波长可选550nm的黄绿光,理由是人眼对这一波长的光线最敏感,而且这一波段波长较长对灰尘和薄雾有较强的穿透力。但同时这种情况下短波光在镜头漫反射比较严重,进入光路后会严重降低景象的对比度,形成严重的灰雾现象。为了过滤短波杂光,常在光路中人为使用黄玻璃过滤蓝色杂光。