内容发布更新时间 : 2024/12/27 12:46:33星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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望远镜镀膜 浅谈
如果您对望远镜有一定的了解，应该知道望远镜镀膜非常重要，直接影响到望远镜的成像质量，以下将详细对望远镜镀膜技术进行介绍和对比。
一． 望远镜镀膜的基本概念
光线透过望远镜的光学玻璃透镜时，在前后空气表面时都有一部分光被反射，反射光量与镜片的折射率有关，以折射率为1.5的钡冕光学玻璃为例，前表面反射光约为4%，后表面的反射光约为3.8%。在不考虑吸收的情况下，透光率为92.2%。如果有六个透镜，将有50%或者更多的光线被反射。
减反增透是一项联系紧密但相互独立的工作，即使不增透也要减反，因为反光强不仅会使成像灰暗，更主要的是镜片表面和镜筒内镜片间的反射会形成的严重眩光和重影降低景物的对比度，干扰观察。这也是为什么不能用强反射镀膜配大口径物镜来改善亮度的原因。
在镜面上镀上一层减反增透膜，能减少了杂散眩光和重影，增加光的透射率，从而提高成像质量和亮度。一具望远镜平均有10-16个玻璃―空气介面，比如采用双胶合目镜、普罗棱镜、凯尔纳目镜、阿贝尔目镜或普罗素目镜的望远镜有10个界面；采用同样目镜和棱镜，但是采用5片3组或6片4组爱乐弗目镜的望远镜分别有12或14个界面；选择双分离物镜，6片4组广角目镜的大口径高倍望远镜有16个界面。工业上通常要求10个左右空气―玻璃表面的光学仪器有82%以上的透光率，12-16个表面的仪器有75%以上的透光率。实际工艺*作中，一般还要留10%的余量。
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=\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。
四．望远镜镀膜的分类
目前望远镜的市场非常混乱，很多小的厂家给的镀膜指标都是随便写的。这在购买望远镜时，必须非常注意。
1. 全表面单层镀膜（FC）
所有接触空气的玻璃表面都镀了单层减反增透膜。如果在所有的空气介面上都镀上单层减反增透膜，会在一个波段上取得更高的透光率。为方便工艺，在全表面单层减反膜的设计中，某一片的二个面中心波长通常一致。
2. 多层减反增透膜和宽带膜（MC）
单层膜的剩余反射率仍显高，偏色现象比较严重。要进一步提高透光率，可用双层Ｖ形增透膜，用第一层镀膜控制镜片的反射率，第二层镀膜改善光透射率。对于单层氟化镁膜，光学玻璃的折射率ng是太低，可先镀一层厚度为λc2/4（λc2为光在镀膜中的波长）的折射率大于镜片折射率的一氧化硅膜（折射率为nc2），这时薄膜和基片的组合系统可以用一折射率为v=nc2^2/ng的假想基片来提高镜片的折射率，然后镀上一层λc1/4氟化镁膜层来减少反射率。但对于偏离λ的波长，不能等价也不能满足干涉相消的条件，故分光曲线呈Ｖ形，色彩仍不平衡。
要进一步消除彩斑幻象，平衡色彩可用双层或多层Ｗ形宽带减反增透膜，多层减反增透膜系还原真实色彩，并不是要求镜片在可见光(370nm―680nm)光谱范围内透过率一致。而是要求在蓝、绿、红光（370nm―480nm、500-550nm、580nm―680nm）三个通道通过的光线恰好可以合成标准的白光。这种膜系的反射率曲线在520nm-540nm区间形成一个0.8%左右的反射峰，在440nm和640nm处有二个反射谷，形状像W曲线，所以叫W形减反增透膜。这种膜系的反光为翠绿色所以也称减反绿膜。
多层减反增透膜在工艺上一般有以下特点：
1、一般在镜头的第一片的第二面或第二片上镀多层减反膜，以增加装饰效果。多层宽带减反增透膜以翠绿色较多，比较美观。
2、一般在曲率半役较大的表面上镀多层膜，以便在工艺上使多层膜的膜色保证均匀。
3、一般在低折射率材料的镜片上镀膜。对单层减反膜而言，低折射率基底的减反效果不如高折射率基底的减反效果。而对多层膜而言，多层膜的设计可以在不同折射率基底的材料上实现几乎相近的减反效果。
4、根据经验，镀膜面数在16个左右时，选用2个面镀多层膜；镀膜面数在10个左右时，选用一个面镀多层膜即可基本满足技术要求。选用多层减反膜，一般在同牌号的玻璃，或折射率接近的不同基底上实施。这样可以只设计一种多层膜膜系。更重要的是，从工艺实施上更为方便，从品质保证上更为有利。
3. 全表面多层镀膜（FMC）
即在所有接触空气的玻璃表面都有多层减反增透镀膜，是最好的镀膜。采用全表面多层宽带