Lớp chống phản xạ ở ống nhòm

Nguyên lí phản xạ được khai thác lợi ích to lớn trong nhiều thiết bị và ống nhòm và thường gồm áp dụng nhiều cơ chế khác nhau để làm giảm sự phản xạ khỏi bề mặt tham gia vào sự tạo ảnh. Cơ sở của công nghệ chống phản xạ là điều khiển ánh sáng sử dụng trong dụng cụ quang theo kiểu sao cho các tia sáng phản xạ khỏi bề mặt nơi nó được mong đợi và có lợi, và không phản xạ khỏi bề mặt nơi có ảnh hưởng có hại lên ảnh quan sát được. Một trong những tiến bộ nổi bật nhất trong việc chế tạo thấu kính hiện đại, dùng trong kính hiển vi, camera hoặc những dụng cụ quang khác, là thành tựu của công nghệ phủ chống phản xạ.

Những lớp phủ mỏng loại vật liệu nhất định, khi áp dụng với bề mặt thấu kính ống nhòm, có thể giúp làm giảm sự phản xạ không mong muốn từ bề mặt có khả năng xảy ra khi ánh sáng truyền qua hệ thấu kính. Những thấu kính hiện đại được hiệu chỉnh cao đối với sự quang sai, nói chung có nhiều thấu kính riêng rẽ, hoặc các đơn vị thấu kính, và thường được gọi đúng hơn là hệ thấu kính hoặc hệ quang cụ. Mỗi mặt phân giới không khí-thủy tinh trong một hệ như vậy, nếu không được phủ chất làm giảm sự phản xạ, có thể phản xạ từ 4 đến 5% chùm ánh sáng tới thông thường khỏi bề mặt, kết quả là giá trị truyền chỉ đạt 95 đến 96% ở sự tới bình thường. Ứng dụng của lớp phủ chống phản xạ dày 1/4 bước sóng có chiết suất đặc biệt được chọn có thể làm tăng giá trị truyền thêm 3 tới 4%.

Vật kính hiện đại dùng cho kính hiển vi, cũng như dùng cho camera và các quang cụ khác, ngày càng trở nên phức tạp và tinh vi hơn, và có thể gồm 15 hoặc nhiều hơn đơn vị thấu kính ghép lại với nhiều mặt phân giới thủy tinh-không khí. Nếu không có đơn vị nào được phủ chất, sự thất thoát do phản xạ trong thấu kính khỏi tia trục sẽ làm giảm giá trị truyền đi khoảng 50%. Trước đây, những lớp phủ đơn lẻ đã được sử dụng để làm giảm ánh chói và làm tăng sự truyền sáng, nhưng những lớp này dần bị thay thế bởi những lớp phủ nhiều lớp có thể mang lại giá trị truyền trên 99,9% đối với ánh sáng khả kiến.

 

Cấu trúc của thấu kính có lớp phủ chống phản xạ

Hình trên là giản đồ mô tả sóng ánh sáng phản xạ từ một đơn vị thấu kính có hai lớp phủ chống phản xạ. Sóng tới chạm phải lớp thứ nhất (lớp A trong hình 8) tại một góc, kết quả là một phần ánh sáng bị phản xạ (R0) và một phần truyền qua lớp thứ nhất. Khi đi vào lớp chống phản xạ thứ hai (lớp B), một phần khác của ánh sáng (R1) bị phản xạ theo góc như cũ và giao thoa với ánh sáng phản xạ từ lớp thứ nhất. Một số ánh sáng còn lại tiếp tục đi tới mặt thủy tinh, ở đó chúng lại bị phản xạ một phần và một phần truyền qua. Ánh sáng phản xạ khỏi mặt thủy tinh (R2) giao thoa (cả tăng cường và triệt tiêu) với ánh sáng phản xạ từ các lớp chống phản xạ. Chiết suất của các lớp chống phản xạ khác với chiết suất của thủy tinh và môi trường bao quanh (không khí), và được lựa chọn cẩn thận theo thành phần của thủy tinh dùng trong đơn vị thấu kính nhất định để tạo ra góc khúc xạ mong muốn. Khi sóng ánh sáng truyền qua các lớp phủ chống phản xạ và mặt thấu kính thủy tinh, gần như toàn bộ ánh sáng (phụ thuộc vào góc tới) cuối cùng được truyền qua đơn vị thấu kính và hội tụ để tạo nên ảnh.

Magnesium fluoride là một trong nhiều chất được dùng làm lớp phủ mỏng chống phản xạ quang, mặc dù đa số các nhà chế tạo kính hiển vi và thấu kính hiện nay có công thức chất phủ độc quyền riêng của họ. Kết quả nói chung của những lớp phủ chống phản xạ này là nó cải thiện sâu sắc chất lượng ảnh trong các quang cụ do nó làm tăng sự truyền bước sóng khả kiến, làm giảm ánh chói từ sự phản xạ không mong muốn, và loại trừ sự giao thoa từ những bước sóng không mong đợi nằm ngoài vùng phổ ánh sáng khả kiến.

Sự phản xạ của ánh sáng khả kiến là một tính chất hành xử của ánh sáng đóng vai trò nền tảng trong chức năng của mọi ống nhòm hiện đại. Ánh sáng thường bị phản xạ bởi một hoặc nhiều gương phẳng trong kính hiển vi hướng đường đi ánh sáng qua thấu kính hình thành nên ảnh ảo mà chúng ta nhìn thấy trong mắt (thị kính). Kính hiển vi cũng sử dụng các bộ tách chùm tia để cho phép một số ánh sáng phản xạ, đồng thời truyền qua một phần ánh sáng đến những phần khác của hệ quang cụ. Những thành phần quang khác trong kính hiển vi, như các lăng kính được chế tạo đặc biệt, các bộ lọc, và những lớp phủ thấu kính, cũng thực hiện chức năng của chúng trong việc tạo ảnh trên cơ sở hiện tượng phản xạ ánh sáng.