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增透膜:有了它,效果大不同

日期:2025-09-18 12:06
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摘要:增透膜:有了它,效果大不同

增透膜:有了它,效果大不同


清晨,當清脆的鬧**終結了美夢,你睜開眼睛,房間內的家具、電器,窗外的草木、行人,一切都那么清晰,新的**的工作生活即將開始。

不過展現在眼前的絕大部分物體自身并不會發光,你之所以能夠清楚地看到它們,是因為照射到它們表面的日光或者燈光發生了反射,并為我們的眼睛所感知。所以,在看到“繽紛色彩顯出的美麗”時,我們或許應該感謝反射。

然而在另外一些時候,你對反射不僅沒有絲毫感激之情,還恨不得它徹底消失。這種情況下,你需要一位好幫手——增透膜。顧名思義,增透膜只需要薄薄的一層膜就可以顯著削弱光的反射、增強透射。那么它究竟是如何發揮作用的?在回答這個問題之前,我們首先應該弄清楚,反射為什么有的時候會如此令人討厭?

為什么要消除反射?

當光照射到一個物體的表面上時,一部分被反射,剩下的要么穿透這個物體,要么被它吸收轉化成其他形式的能量。在一些場合,光的透射或者吸收才是我們真正需要的,例如窗玻璃、眼鏡片和光學透鏡需要讓光線盡可能多地穿透它以進入人眼或者光學儀器,太陽能電池則希望吸收更多的日光并將它轉化為電能。此時,我們當然希望反射越微弱越好。

反射之所以會發生,是因為光從一種物質進入折射率不同的另一種物質。簡單來說,兩種材料的折射率相差得越大,光在它們界面上的反射就越明顯。如果構成一個界面的兩種材料的折射率分別是n1n2,當光垂直照射,也就是通常所說的正入射時,根據菲涅爾方程,被反射的光與總的入射光的比值R = (n1-n2)2/(n1+n2)2。例如玻璃的折射率大約為1.5,那么根據這個公式可算出,當光垂直照射到空氣和玻璃表面上時,大約只有4%會被反射。由于玻璃對可見光幾乎沒有吸收,因此剩下的96%都會穿透玻璃。

這樣看來,反射似乎是微不足道的,為什么還要采取措施來減弱它?

首先,許多材料的折射率要比玻璃大得多,在它們的表面,反射自然會變得更加明顯。前面提到的太陽能電池就是一個很好的例子。目前應用比較廣泛的太陽能電池主要使用晶體硅來將太陽能轉化為電能,而可見光和紅外線在硅中的折射率高達3.4甚至更高,不難算出,在垂直入射的情況下,大約有30%的入射光會被直接反射掉而沒有機會被轉化為電能,這是相當大的損失。

其次,即便光在一個界面上發生的反射的程度可能很微弱,但許多這樣的界面疊加在一起,由于反射而損失的光仍然是相當可觀的。例如假設一個光學儀器包含三塊透鏡,也就是有六個空氣與玻璃的界面,層層反射的結果就會導致垂直入射的光線只有不到80%能夠順利穿過透鏡組,這是相當大的損失,而實際上許多光學儀器包含的透鏡更多,這種情況下,我們就不能對反射造成的損失坐視不管。

此外,還有一些情況下,對我們有用的透射光來自一個光源,而造成干擾的反射光來自另一個強度更高的光源,那么盡管反射光占入射光的比例很小,總的干擾效果仍然會很明顯。一個典型的例子是強光下的電腦屏幕有時會像鏡子一樣晃眼,使用者根本無法看清屏幕上的內容,這就是因為即便只有一小部分強光被反射,仍然足以強烈干擾顯示器的背光


提高表面的粗糙程度可以讓反射光變得不那么刺眼,但也會降低透射光的強度,影響成像質量

對于*后這種情況,一個解決的辦法就是把原本光滑的表面變得粗糙,讓反射變得彌散,即用漫反射代替鏡面反射。事實上大多數物體表面反射的光并不會讓我們覺得刺眼,正是因為它們的表面并不像鏡面那樣平滑。然而粗糙的結構會讓入射光變得發散,造成圖像質量下降,因此它的作用頗受局限。

可以看出,在許多光學或者電子產品中,反射造成的干擾是相當嚴重的。那么如何將反射削弱呢?這要從一個多世紀前英國科學家瑞利的一項發現談起

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