Введение в оптику

5. Поглощение и отражение света в оптических системах

Известно, что световой луч является носителем энергии. Взаимодействуя с различными оптическими средами, свет испытывает различные изменения. Рассмотрим эти явления на примере.

Рис. 23. Отражение, поглощение и пропускание света

Пусть световой луч некоторой интенсивности Ф0 падает на плоскопараллельную пластинку (рис. 23). В точке соприкосновения с поверхностью стекла световой поток разделится на две части: первая часть Ф1 отразится от поверхности стекла и уйдет в пространство, вторая часть, преломившись, войдет в толщу стекла и выйдет из него в виде светового пучка Ф3 На пути движения светового пучка в пластинке некоторая часть световой энергии будет поглощена массой стекла. Поглощенная доля света составит величину Ф2.

Существование поглощения световой энергии нетрудно обнаружить на опыте. Под действием сильного светового потока стекло нагревается, его температура повышается. Толстые стекла нагреваются больше, а тонкие - меньше, темные стекла нагреваются больше, а прозрачные - меньше.

Для фотографии важно сохранить ту часть световой энергии, которая пройдет сквозь оптическую систему и будет активно воздействовать на светочувствительный слой, и свести к минимуму бесполезные потери света на отражение от поверхностей и поглощение в толще стекла.

Измерения показывают, что потери на поглощение света ввиду высокой прозрачности оптического стекла составляют только 1 - 2% на сантиметр толщины стекла. Суммарная толщина всех линз фотографического объектива составляет обычно 2 - 5 см, поэтому потери на поглощение в стекле редко превосходят 10 - 15% от падающего светового потока Ф0.

Потери за счет отражения света в объективах составляют значительно большую величину. Установлено, что на границе двух сред воздух - стекло на отражение теряется от 4 до 6,5% падающего света. Учитывая, что современный сложный объектив состоит из 4 - 6 линз, имеющих по две поверхности каждая, нетрудно подсчитать, что потери отраженного света могут достигать 50 - 60% падающего на объектив света.

Помимо энергетических потерь, отражение от поверхностей линз наносит значительный вред качеству изображения. Дело в том, что значительная часть лучей, отразившись от поверхности линз, не уходит в пространство, а попадает на поверхности других линз объектива и оправы и продолжает отражаться многократно.

Отражаясь последовательно от нескольких поверхностей и не участвуя в образовании изображения, эти лучи дополнительно засвечивают изображение, создают общий паразитный фон или отдельные пятна. При этом резко снижается качество изображения и ухудшается передача мелких малоконтрастных деталей.

Продолжение