光學:光學鍍膜基本原理是什麽?鞍山高潮视频在线快速多人光電

一、玻璃透鏡的製造方法

1、先前的方法（fǎ）：把熔化好的光學玻璃在成型過（guò）程中製成直徑和需（xū）要加工的透鏡直（zhí）徑略大一點的玻璃棒，然後按照鏡片（piàn）的厚度切割成片材。拿到專門的機械加（jiā）工儀（yí）器上，按要求加工成成品。加工的過（guò）程主要是：粗磨（mó），中磨，細磨，精磨，拋光，退火。粗磨至（zhì）精磨的材料主要是各種不同粒度的金剛砂。拋光的方法，在要求不高的情況下，可以用火焰（yàn）拋光。高級鏡片必須用機械的方法，拋光的材料一般為氧化鈰。

2、現在的方法是先用模具熱壓成型（xíng）。主要是為了（le）減少（shǎo）原始方法中加工（gōng）帶來的浪費以及提高工作效率。方法是：根據鏡片質（zhì）量確定好熔融態玻（bō）璃（lí）的質量（liàng），把在一定溫度、粘滯狀態的玻璃放入模具（jù）中，壓製成型，最後退火。結果有兩種：一是一次到位，成型品即可（kě）達到尺寸精度（dù）要求。極微的缺陷可（kě）通過鍍膜彌補。對模具的要求非常高，就我所知目前國內尚不具備（bèi）。這種產品可滿足大多數的需要。鏡（jìng）片精度主（zhǔ）要受模具精度的影響。二是成型品即為精度很高的毛坯，然後再（zài）按上（shàng）述原始的方法進行機械（xiè）加工，但加工量很少，可明顯地提高生產效率。要求精度極高的產品多采用這種方法。鏡片精度（dù）主要受機械加工儀器精度的（de）影響。

二、鍍膜的基本知識

大家知道，任何物體對（duì）光線（xiàn）都有反射作用，這也是我（wǒ）們能看到東西的原因。對於鏡片而（ér）言，為了使得光線能夠完全透過鏡頭，在底片上完全反（fǎn）映自然的真實情（qíng）況，鏡頭（tóu）最好是各種光線（xiàn）完全穿過。優（yōu）質的光學玻璃，其光線（xiàn）透過率可達到90%

以上，尚餘的光損失就需要在透鏡表麵鍍上膜來彌補。所以，在光學鏡頭上主要是鍍減反射膜也叫增透膜。為了滿（mǎn）足各種要求，往往需要鍍多層膜。為了提（tí）高玻璃的抗劃傷能力，最外麵的一層往往是高硬度的膜。在實驗室裏，現代的（de）工藝（yì）技術幾乎可以達（dá）到光線百分之百通過。之所以這麽說，是因為在實際使用中，鏡頭上會或多或少（shǎo）地受灰塵、髒物（wù）等的影響，使得透過鏡頭的光線減少。鍍膜的方法很多，但常規（guī）的方法也（yě）就那麽（me）幾種（zhǒng）。

(一)、化學方法，包（bāo）括（kuò）溶膠—凝膠法（fǎ）、化學氣相沉積等方法。根據膜（mó）的性（xìng）質配製一定成分的溶液（yè），然後：

1、浸鍍。把潔（jié）淨的玻璃加熱到一定溫（wēn）度，然後放入配置好的化學溶液裏（lǐ），拿出，烘幹。這種膜顯然是雙麵膜。

2、噴鍍。把配置好（hǎo）的膜溶液裝在噴槍上，噴（pēn）到潔（jié）淨的、熱的玻璃表麵。烘（hōng）幹（gàn）。玻璃體可以是移動或（huò）旋轉，以增加膜的均勻性。可鍍雙麵或單麵。(以前鏡頭鍍膜有采用所謂的甩膠（jiāo）法，但由於不經濟，現代工藝鍍無機膜時已將其淘汰，但它仍然是鍍有機膜的一種常用、成本低廉的方法)。

(二)、物理鍍膜（mó）法。有真空蒸鍍、離子鍍膜、濺射鍍膜(均可歸結為（wéi）物理氣相沉（chén）積)等多（duō）種不同的形式。多用於鍍金屬膜、反射膜等。如鏡子。通常，化學方法的鍍膜強度一般低於物理方法，但隨著鍍膜技（jì）術尤其是近一、二十年的飛速發展，用化學或物理的方法達（dá）到的效果已經沒有什麽分別。隻是有成（chéng）本的區（qū）別罷了。以（yǐ）前，化學的方法隻能鍍（dù）一層膜，鍍第二層（céng）時，由於溫度的（de）影響常會破壞上層膜，但現代的工藝已基本解決這一難題。

三、膜的（de）清（qīng）潔

膜的最外層（céng）通常是一（yī）層硬質膜，一般（bān）的手摸（mō）或檫洗不會對其造成危害，但最好不去故意做。通常膜的牢固標準，用橡皮檫（chá）幾十次而不被破壞（huài）為合格（gé）。通常的清潔方法。

1、檫（chá）洗溶（róng）液的選擇。①一（yī）般用（yòng）無水（shuǐ）酒精（jīng）或乙醚（mí）(或（huò）兩者的混合液)。注意：由於（yú）乙醚（mí）有毒，能不用時最好不用。(本人不推薦使用)

②如果要用水（shuǐ）檫，一定要用去離子水(可能一般人找不（bú）到)，不會留下水印。

2、檫洗材料。①用脫脂棉，最簡單、最廉價。如果有脫落的纖維留（liú）下，用氣球吹即（jí）可。

②專門的鏡頭紙、專用的皮革、布（bù）之類。皮革(？)或其他的布之類，最好不用。因為，這些可重複使用的東西（xī），在空氣中會（huì）有（yǒu）極細小的砂粒等硬物（wù）沉積在上麵，再次使用（yòng）時會把膜劃傷。如果你非（fēi）要用這些東西檫洗，平時最好（hǎo）保存在密（mì）封的（de）環境裏。其次，最好一定要一（yī）次性使用。如果鏡頭沾上了水（shuǐ），用脫脂棉球即可。如果粘上了油物，自己清（qīng）洗實在沒有好辦法。最好拿到修理店去，他們有專業的方法，如（rú）超聲波清洗等辦法。

膜和玻璃最怕的是堿類物質，堿類（lèi）在極短的時間內就可摧毀膜。其次（cì）是（shì）酸，再次是鹽類物質。雖然，現代鍍膜技術可以在表麵鍍一層耐酸、堿的膜，但仍是有一定限度的，所以切記千萬不要粘上這（zhè）些東（dōng）西。表（biǎo）麵被破壞後，通常在（zài）光線下，會看到一（yī）些不（bú）規則的、彩虹（hóng）樣的花紋。

作者：千秋（qiū）
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光（guāng）學薄（báo）膜是多光束幹涉應用的一個實（shí）例。

用物理或化學的方法塗敷單層或多層透（tòu）明介質薄膜，可利用薄（báo）膜上、下表麵幹涉相長或相消，使得反（fǎn）射光增強或減弱，來達到增透或者增反（fǎn）的作用。

一、單層鍍膜

設在折（shé）射率為 n2" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n2$

n_{2} 的基片上隻鍍一層折射率為 n1" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1$

n_{1} 、厚度為 h" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$h$

h 的介質薄膜。將上下表麵用一個（gè）等效分界麵來表示，這個等效分界麵的反射率 R" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$R$

R ，也就是薄膜的反射率。有：

R=\left|\frac{E_{or}}{E_{oi}}\right|=\frac{r_{2}(1-r_{1}^{2}）sin\varphi}{r_{1}(1+r_{2}^{2})+r_{2}(1+r_{1}^{2})cos\varphi}

其中 φ" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$φ$

\varphi 是產生的相位差（chà）。

如果光是正入射，可以簡化菲涅爾公式得到反射係數（shù），有：

r_{1}=\frac{n_{0}-n_{1}}{n_{0}+n_{1}}

r_{2}=\frac{n_{1}-n_{2}}{n_{1}+n_{2}}

由此得到的單層膜反射率

R=\frac{(n_{0}-n_{2})cos^{2}\frac{\varphi}{2}+(n_{0}n_{2}/n_{1}-n_{1})sin^{2}\frac{\varphi}{2}}{(n_{0}+n_{2})cos^{2}\frac{\varphi}{2}+(n_{0}n_{2}/n_{1}+n_{1})sin^{2}\frac{\varphi}{2}}

“未鍍膜”

①當n1=n2" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1=n2$

n_{1}=n_{2} 或者 n1=n0" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1=n0$

n_{1}=n_{0} ，由反射率公式知， R=n0−n2n0+n2=R0" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$R=n0−n2n0+n2=R0$

R=\frac{n_{0}-n_{2}}{n_{0}+n_{2}}=R_{0}

等效於未鍍膜。

②這裏（lǐ）還要考慮到（dào）膜層厚度，由光程差公式，當（dāng） n1h=2mλ0/4,m=1,2,3..." role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1h=2mλ0/4,m=1,2,3...$

n_{1}h=2m\lambda_{0}/4,m=1,2,3... ， sin2φ2=0，R=n0−n2n0+n2=R0" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$sin2φ2=0，R=n0−n2n0+n2=R0$

sin^{2}\frac{\varphi}{2}=0，R=\frac{n_{0}-n_{2}}{n_{0}+n_{2}}=R_{0} 。

仍然等（děng）效於沒（méi）有鍍膜，光好像是直接（jiē）打在基片上（shàng）一樣。

增反

當 n_{2}">n1>n2" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1>n2$

n_{1}>n_{2} ， R_{0}">R>R0" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$R>R0$

R>R_{0} ，會產（chǎn）生增反的效果。

在“未鍍膜”裏（lǐ）考慮（lǜ）到（dào）的膜層厚度問題，這裏（lǐ）也要進行考慮。若 n1h=(2m+1)λ0/4,m=1,2,3..." role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1h=(2m+1)λ0/4,m=1,2,3...$

n_{1}h=(2m+1)\lambda_{0}/4,m=1,2,3... ,同（tóng）樣地，有 cos2φ2=0" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$cos2φ2=0$

cos^{2}\frac{\varphi}{2}=0 ，代入R的計算公式（shì）可以得到最大的反射率，為：

R_{M}=(\frac{n_{0}n_{2}-n_{1}^{2}}{n_{0}n_{2}+n_{1}^{2}})^{2}

增透

當 n1<n2" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1<n2$

n_{1}<n_{2} , R<R0" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$R<R0$

R<R_{0} ，會產生增透的效果。

仍然要考慮膜層厚度，與增（zēng）反時討論的類似（sì），若

n_{1}h=(2m+1)\lambda_{0}/4,m=1,2,3... ,同（tóng）樣地（dì），有 cos2φ2=0" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$cos2φ2=0$

cos^{2}\frac{\varphi}{2}=0 ，代入R的計（jì）算（suàn）公式可以得到最（zuì）小的反射率， Rm=(n0n2−n12n0n2+n12)2" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$Rm=(n0n2−n12n0n2+n12)2$

R_{m}=(\frac{n_{0}n_{2}-n_{1}^{2}}{n_{0}n_{2}+n_{1}^{2}})^{2} 。

不難注意到：①該式與增反時得到的最大反射（shè）率式相同（tóng），因為推導的前提是一樣（yàng）的。但是有 n1" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1$

n_{1} 的（de）值不同，所以對應著最大和最小。②當 n1=n0n2，Rm=0" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1=n0n2，Rm=0$

n_{1}=\sqrt{n_{0}n_{2}}，R_{m}=0 ，實現完全增透。若 n0=1,n2=1.5" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n0=1,n2=1.5$

n_{0}=1,n_{2}=1.5 ，經（jīng）過計（jì）算知要達到完全增透得到的 n1=n0n2=1.2247" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1=n0n2=1.2247$

n_{1}=\sqrt{n_{0}n_{2}}=1.2247 ，這麽低的折（shé）射率材料目前還沒（méi）有找到。若（ruò）采用常用的（de）增反 MgF2" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$MgF2$

MgF_{2} 材料（liào），折射率為1.38，可得到 Rm≈0.014" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$Rm≈0.014$

R_{m}\approx0.014 。

總而言之，當薄膜膜層（céng） nh" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$nh$

nh 滿足 λ04" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$λ04$

\frac{\lambda_{0}}{4} 的（de）奇數倍，薄膜可以達到最大反射率和最小反射率。至於是增反（fǎn）還（hái）是增透，看所鍍膜層的折射率 n1" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n1$

n_{1} 與基片折射率 n2" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$n2$

n_{2} 關係。

如果不是（shì）正入射情況，或者光束中（zhōng）包含了其他的波長，則不能采用正入射情況下簡化得到的反射率公式。因為這（zhè）是在給定波長 λ0" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$λ0$

\lambda_{0} 的情況下推導的，隻能用簡（jiǎn）化前的公式計算。

二、多層膜

單層（céng）膜一般用於增反、增透和分束。功能有限，如果要滿足更高的需求，需要采用（yòng）鍍多層膜。

常用多層膜由膜層厚度滿足 nh=λ04" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$nh=λ04$

nh=\frac{\lambda_{0}}{4} 的高折（shé）射率（lǜ）和低折射率膜層交替鍍（dù）製，在此膜層厚度的基礎上，提出等效折射率的概（gài）念： nI=n12n2" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$nI=n12n2$

n_{I}=\frac{n_{1}^{2}}{n_{2}} ，那麽在鍍了一層膜之後，由等效折射率概念，又可以回歸到（dào）單層膜的處理思路（lù），實現（xiàn）了簡化。新的鍍膜則是在基片折射率為 nI" role="presentation" style="font-size: 1px; display: inline-block; position: relative;">
$nI$

n_{I} 的基礎上鍍製（zhì）的。