朱怡璇 姜晨曦

【摘要】為了減少入射光能在透鏡玻璃表面反射所引起的損失，常在玻璃表面鍍上厚度均勻的薄膜，利用薄膜的干涉使反射光減到最小，從而達到透射光增強的目的。高反膜同理。理論上，我們簡單的討論從介質(zhì)進入介質(zhì)，入射角很小時，反射光光程差，根據(jù)干涉相消條件可得最小膜厚度。在實際中，不能保證每條光線的入射角都非常小，且光的波長不同，所對應的膜厚度也不同。本篇論文主要針對這一問題，進行了一系列討論。最終得出了當膜進行一定規(guī)律的周期排列時，不影響最后的增透和高反效果。

【關鍵詞】漸變折射率增透膜 多層介質(zhì)高反膜

【中圖分類號】TN244 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018） 11-0043-02

一、理論情況下增透膜和高反膜的原理

增透膜減少了光學元件表面反射所造成的光能量損失，增強了透射光的能量，在照相機上有廣泛的應用。假設從介質(zhì)進入介質(zhì)時，反射光的光程差，入射角很小時，光程差，根據(jù)干涉相消條件，可得最小膜厚度。

高反膜是為了增強對某一光譜區(qū)內(nèi)的反射能量，同時使透射光減弱，在登山運動員和滑雪者佩戴的眼鏡上常鍍有這種膜。同理，根據(jù)干涉相長條件，可得最小膜厚度。

二、實際情況下增透膜和高反膜的相關研究

根據(jù)公式知一定的膜厚度只對應于一種波長的光，在照相機和助視光學儀器中，通常使膜厚對應于人眼最敏感的波長500nm的黃綠光。

以上的分析只考慮了反射光的相位差對干涉的影響，實際上能否完全相消，還看兩反射光的振幅。如果A材料的折射率介于B材料和C材料之間，那把A置于B和C之間，就能讓更多的光從B進人C。也就是說雖然界面更多，反射反而更加微弱。通過反射公式可知，對于包含多個界面的體系，這種效果會更加顯著。

可以證明，當反射光完全消除時，介質(zhì)的折射率應滿足其中表示空氣的折射率，n表示光學器件的折射率，表示增透膜的折射率），以n=1.5，=1計，應為1.22。

如果我們在薄膜表面再覆一層材料B的薄膜，讓B的折射率介于A和空氣之間，例如等于1.1，那么不難看出，總的反射將變得更弱，也就是說，膜的透光效果會更好。接下來我們在薄膜A和玻璃之間也插入一層新的薄膜C，讓它的折射率在A和玻璃之間，則反射將進一步削弱。如果覆蓋在玻璃表面的薄膜層數(shù)足夠多，那么薄膜界面間的反射也就越加不明顯，而相當于是一層折射率逐漸過渡的材質(zhì)?？茖W家們從昆蟲的復眼結構得到啟發(fā)，借助于納米結構，制造出折射率成梯度或連續(xù)變化結構，從而得到高透射率的薄膜。

同樣道理，我們可以討論高反膜的材料性質(zhì)及實際應用。根據(jù)菲涅耳方程，被反射的光與總的入射光的比值，要想獲得較高反射率，需使用折射率較高的薄膜材料，常用的如硫化鋅等材料薄膜。從原理上來講，高反膜是利用光的干涉效應來增加反射率的，故同增透膜討論類似，實際常用的高反膜為四分之一波長的多層介質(zhì)高反膜，它是由高、低折射率材料周期排列鍍制在基底上，每層膜的光學厚度是。當入射光波并非垂直入射膜系時，工作波長偏離中心波長，且向短波方面移動。隨著入射角度的增加，高反膜的工作波長向短波方向移動，這是因為光程發(fā)生改變，影響光波的干涉而引起的。

實際上，對于玻璃這樣的折射率約1.5的材料，根據(jù)菲涅爾公式，其反射率大約只有，大部分光線都可以順利通過，當鍍上一層膜以后，其反射率就已經(jīng)非常小了，當鍍上納米結構的膜時，就制得了高性能的增透膜。實際的應用中，并非采用理論計算的簡單單層結構，而是用多層膜系和納米結構，以獲得多角度、寬波長范圍的增透膜和高反膜。

三、總結

在實際情況下，照相機等光學器件上依附的增透膜和高反膜并沒有我們理論上分析的那么簡單，經(jīng)過實驗和相關計算我們可以得到這樣的結論：用多層膜系和納米結構，以獲得多角度、寬波長范圍的增透膜和高反膜。

參考文獻：

[1]《入射角度對高反膜及干涉濾光片的影響》方靖岳國防科技大學，湖南長沙410073

[2]《由薄膜干涉淺析透鏡增透膜增透》王寶元呂梁學院汾陽師范分校032200