E‑BOOK

Spis treści

• WstępD1EJXa93jWstęp

• Klasyfikacja materiałów konstrukcyjnych stosowanych w optyceD8txzTBRhKlasyfikacja materiałów konstrukcyjnych stosowanych w optyce

• Normy optyczneD13ppigblNormy optyczne

• Symbole, materiały i elementy optyczneDOuOuAcoASymbole, materiały i elementy optyczne

• Powłoki uszlachetniające na soczewkach okularowych

Powłoki uszlachetniające na soczewkach okularowych

Czy dodatkowe powłoki na soczewkach okularowych są tak ważne? W dzisiejszych czasach standardem jest uszlachetnienie powierzchni soczewek okularowych powłokami różnego typu. Powłoki te mają na celu zredukowanie m.in. odbicia światła od soczewek, zwiększenie odporności na zarysowania, nadanie im właściwości oleofobowych, hydrofobowych, antystatycznych. Chronią też przed wysokoenergetycznym światłem widzialnym (światłem niebieskim). Do najpopularniejszych warstw optycznych stosowanych w okulistyce należą m.in.: ${\mathrm{SiO}}_2$, $\mathrm{a}-\mathrm{SiNx}:\mathrm{H}$, ${\mathrm{TiO}}_2$, $\mathrm{a}-\mathrm{Si}:\mathrm{C}:\mathrm{H}$, $\mathrm{ZnS}$, ${\mathrm{Ta}}_2{\mathrm{O}}_5$, $\mathrm{SnxOx}$, $\mathrm{SiNx}$, ${\mathrm{MgF}}_2$, ${\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3$, $\mathrm{ZnO}$. Przede wszystkim wszystkie dodatkowe powłoki muszą być zgodne ze współczynnikiem załamania światła soczewki oraz muszą posiadać takie same właściwości fizyczne (zależne od temperatury) z materiałem soczewki. Nakładanie powłok uszlachetniających odbywa się w pomieszczeniach bezpyłowych, w sterylnych warunkach, a sam proces jest przeprowadzany w warunkach wysokiej próżni w otoczeniu gazów obojętnych poprzez naparowywanie związków organicznych i różnicy potencjałów elektrycznych. Jak widać, odpowiednie opracowanie składu powłok na soczewkach wymaga doskonałej znajomości chemii i fizyki i jest pilnie strzeżoną tajemnicą każdej firmy wytwarzających soczewki okularowe. Powłoki $\mathrm{AR}$ zwiększają przejrzystość soczewki, a szczególnie przy wyższych indeksach soczewek liczba Abbego jest graniczna i powłoki są koniecznością.

R7v2G7f1Xx5qn

Rysunek 76. Przykładowa czasza

Odbicie od oka

Promienie światła przechodzące przez soczewkę odbijają się od oka, a następnie od soczewki okularowej i trafiają z powrotem do oka, a w efekcie noszący okulary widzi swoje własne oko odbite od soczewki okularów. Ten efekt jest niezwykle męczący szczególnie w okularach słonecznych bez powłok $\mathrm{AR}$: odbicie własnych oczu może być szczególnie wyraźnie na ciemnej soczewce.

RHB7ECFShXsQk

Rysunek 77. Odbicie od oka

Odbicia wewnętrzne

Promienie światła są odbijane kilka razy między powierzchniami soczewki i w końcu wpadają do oka z innego kierunku niż pierwotnie. Noszący okulary zobaczy nie tylko rzeczywiste postrzegane przedmioty, ale również poświatę innych przedmiotów zlokalizowanych obok.

Wewnętrzne refleksy zwykle nie są zauważane przez noszącego okulary w takim nasileniu podczas normalnego dnia, jednak są one zauważalne i po pewnym czasie stają się drażniące. Ten efekt jest szczególnie zauważalny w ponure dni roku, np. gdy wieczorem miasto jest rozświetlone wieloma neonami, latarniami bądź reflektorami samochodów.

RwV75OutpKhE8

Rysunek 78. Przykład odbicia wewnętrznego

Odbicia tylne

Światło padające z tyłu na soczewkę odbija się od powierzchni wewnętrznej oraz po załamaniu fali od frontowej powierzchni wewnętrznej. W efekcie do oka docierają promienie powodujące oślepienie refleksami obrazów leżących poza polem obserwacji użytkownika. W dodatku kontrast jest redukowany poprzez dodatkowy obraz nakładający się na obraz rzeczywisty.

R1BgsnsXafku7

Rysunek 79. Przykład odbicia tylnego

RNExxxU0q5XBD

Rysunek 80. Przykład odbicia tylnego

Odbicie czołowe

Promienie światła odbijają się od powierzchni czołowej soczewki, co sprawia, że osoba stojąca naprzeciwko użytkownika okularów nie widzi wyraźnie jego oczu, a soczewka wydaje się nieprzejrzysta. Ponadto promienie światła biegnące od obserwowanego przedmiotu ulegają wytłumieniu i obraz jest mniej czytelny niż w rzeczywistości.

Ten efekt jest bardzo nieprzyjemny, ponieważ noszący okulary nie ma kontaktu wzrokowego oraz efekty wizualne docierające do oka są znacznie zredukowane, przez co obraz traci na jakości.

R19Zbke3Cq0e4

Rysunek 81. Przykład odbicia czołowego

Działanie powłoki AR

Ciągi światła (żółty kolor) padające na soczewkę stykają się z powłoką AR (czerwony kolor) i częściowo ulegają odbiciu od powierzchni czołowej powłoki, następnie od powierzchni wewnętrznej, a w efekcie promień padający i promień odbity nakładają się na siebie.

Grubość powłoki $\mathrm{AR}$ jest tak dobrana, że ciągi światła (padające i odbite) nakładają się na siebie i w wyniku interferencji destruktywnej ulegają wygaszeniu, a w efekcie odbicie zanika.

RultPJTxjQuuR

Rysunek 82. Przykładowa powłoka AR

Charakterystyka powłok jest tak wyliczona, że każda pojedyncza powłoka interferuje z określoną długością fali świetlnej. Im więcej pojedynczych powłok antyrefleksyjnych, tym $\mathrm{AR}$ jest bardziej skuteczny (możliwość interferencji z większym zakresem promieniowania widzialnego). Aby powłoki AR były skuteczne, muszą być położone na powierzchnię wewnętrzną i czołową soczewki. Wyliczono, że optymalne jest $16$ warstw powłoki $\mathrm{AR}$ ($8$ warstw na powierzchni wewnętrznej i $8$ na powierzchni zewnętrznej, więcej tworzy efekt lustra weneckiego).

Rodzaje powłok

REhv9ZDkRikwP

Rysunek 83. Rodzaje powłok

Krzywa transmisji

R1GZ90kWIStbt

Rysunek 84. Krzywa transmisji

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści