Šviesos vagys
Spoileriai, kurie nuo 1610 m., kai buvo išrastas pirmasis Galileo teleskopas, pribloškė optikos naudotojus, yra sugertis ir atspindžiai, kurie labai sumažina naudojamos šviesos, pasiekiančios žiūrovo akis, kiekį. Kiekvienas optinis elementas (atskiras lęšis, prizmė ar veidrodis) neišvengiamai sugeria dalį pro jį praeinančios šviesos. Tačiau daug reikšmingesnis yra faktas, kad nedidelė dalis šviesos atsispindi nuo kiekvieno oras-stiklo paviršiaus. Nepadengtos optikos atveju šis „atspindėjimo praradimas“ kiekvienam paviršiui svyruoja nuo 4 iki 6 procentų, o tai neatrodo labai blogai, kol nesupranti, kad šiuolaikiniai optiniai instrumentai turi nuo 10 iki 16 tokių paviršių. Grynasis rezultatas gali būti net 50 procentų šviesos praradimas, o tai ypač vargina prasto apšvietimo sąlygomis.
Tačiau rimčiau yra tai, kad atspindėta šviesa ne tik išnyksta, o vaizdas tampa blankesnis. Vietoj to, instrumento viduje jis nuolat šokinėja nuo paviršiaus iki paviršiaus, o dalis šviesos iš šių antrojo, trečiojo ir ketvirtojo atspindžių galiausiai patenka pro instrumento išeinančius vyzdžius ir patenka į žiūrovo akis. Tokia išsklaidyta šviesa vadinama „blyksniu“ ir apibrėžiama kaip „vaizdo nesukurianti šviesa, koncentruota arba išsklaidyta, perduodama per optinę sistemą“. Rezultatas yra užmaskuotas blizgesys arba miglotumas, kuris užstoja vaizdo detales ir sumažina kontrastą. Ekstremaliais atvejais tai netgi gali sukelti vaiduoklius. Ekstremalus pavyzdys būtų, jei bandytumėte stiklinti žaidimą šešėlinėje žemo keteros pusėje, kai ryški saulės šviesa sklinda virš viršaus ir į instrumento objektyvo lęšį. (Niekada nežiūrėkite tiesiai į saulę su optika ar be jos, nes tai gali rimtai pažeisti akis.)
Vieno sluoksnio antirefleksinės dangos
Ilgai lauktas atspindinčios šviesos praradimo problemos sprendimas buvo priimtas 1930-ųjų viduryje, kai Carl Zeiss inžinierius Aleksandras Smakula sukūrė ir užpatentavo „Zeiss neatspindinčios lęšių dangos sistemą“ (dabar vadinamą antireflection arba AR dangomis). buvo paskelbta kaip „svarbiausia optinio mokslo šimtmečio raida“. Netrukus po to Antrojo pasaulinio karo kariniai poreikiai paspartino dangos, kurią naudojo tiek sąjungininkų, tiek ašies pajėgos optiniuose prietaisuose, pradedant lauko akiniais (žiūronais) ir baigiant bombų taikikliais, kūrimą.
AR dangų teorija (žr. toliau pateiktą iliustraciją) yra labai sudėtinga mokslinė koncepcija. Taikant jį sudaro permatoma plėvelė, dažniausiai magnio fluorido MgF2, kurios storis yra ketvirtadalis šviesos bangos ilgio (apie šešias milijonines colio dalis), nusodinta molekuliniu būdu ant švaraus stiklo paviršiaus. Tokios mikroskopiškai plonos plėvelės, atliekamos vakuuminėse kamerose, uždėjimo metodo sukūrimas buvo didelis technologinis triumfas. Šios vieno sluoksnio antirefleksinės dangos sumažino atspindinčios šviesos praradimą nuo 4 iki 6 procentų nepadengtiems paviršiams iki maždaug 1,5–2 procentų dengtiems paviršiams, todėl bendras visiškai padengtų instrumentų šviesos pralaidumas padidėjo maždaug 70 procentų, o tai, Atsižvelgiant į su tuo susijusį vaizdą bloginančio blyksnio sumažėjimą, buvo pastebimas pagerėjimas.
Daugiasluoksnės dangos nuo atspindžio
Pagrindinis vis dar plačiai naudojamų vieno sluoksnio dangų trūkumas yra tas, kad jos puikiai veikia tik esant tam tikram šviesos bangos ilgiui (spalvai), kai dangos storis yra lygus ketvirtadaliui bangos ilgio. Dėl šio trūkumo galiausiai buvo sukurtos daugiasluoksnės plačiajuosčio ryšio dangos, galinčios efektyviai sumažinti atspindinčios šviesos praradimą įvairiais bangų ilgiais. Šiuolaikinės geriausios daugiasluoksnės dangos gali sumažinti atspindinčios šviesos praradimą iki dviejų dešimtųjų vieno procento kiekviename oras-stiklo paviršiuje.
Mano pažintis su daugiasluoksnėmis dangomis atsirado 1971 m., kai „Pentax“ pradėjo naudoti „Super Multicoating“ ant fotoaparato objektyvų, kai fotografuojant ryškiai apšviestus objektus ji beveik pašalino blyksnius ir vaiduoklius. Sportinės optikos gamintojai kiek vangiai įsitvirtino, ir tik 1979 m. Carl Zeiss pristatė savo „T*“ daugiasluoksnę dangą, kuri padidino Zeiss žiūronų šviesos pralaidumą iki šiek tiek daugiau nei 90 procentų ir kartu pagerino vaizdo kontrastą. Priežastis, kodėl taip ilgai užtruko pereiti nuo pirmųjų vieno sluoksnio dangų iki šiandieninių daugiasluoksnių plačiajuosčio ryšio dangų, buvo ta, kad pastarosios, nors ir paremtos tais pačiais moksliniais principais, yra neįtikėtinai sudėtingos, apimančios kelis plonus įvairių fluoridų, oksidų, dioksidų sluoksnius, ir tt Kaip ir galima tikėtis, kompiuteriai atlieka pagrindinį vaidmenį formuojant ir naudojant tokias dangas.
Nors bendras šviesos pralaidumas ir toliau šiek tiek gerėja, aukščiausi lygiai, su kuriais šiuo metu susipažinau, yra apie 92 procentai žiūronų ir 95 procentai šautuvų, o tai gerokai viršija tokių instrumentų vidurkius. Pagrindinė priežastis, kodėl taikikliai paprastai turi šiek tiek geresnį šviesos pralaidumą nei žiūronai, yra ta, kad vaizdams statyti naudojami paprasti stačiakampiai lęšiai, o ne sudėtingos prizmės.
Taip pat Porro prizminiai žiūronai paprastai turi geresnį šviesos pralaidumą nei panašios optinės kokybės stogo prizmės žiūronai. Išimtis yra Carl Zeiss žiūronai, kuriuose vietoj plačiai naudojamų Pechan tipo stogo prizmių naudojamos Abbe-Koenig stogo prizmės, turinčios vieną veidrodinį (dažniausiai aliuminuotą arba sidabruotą) paviršių, kuriame vidinės šviesos metu prarandama nuo 4 iki 6 procentų turimos šviesos. atspindys. (Per procesą, vadinamą „visišku vidiniu atspindžiu“, Porro prizmės ir Abbe-Koenig stogo prizmės 100 procentų atspindi visus savo vidinius paviršius be jokios dangos.) Kai kurių pirmaujančių gamintojų Pechan prizmės problemos sprendimas yra specialus daugialypis. sluoksnių atspindinčios dangos, kurios atspindi 99,5 proc. veidrodiniuose paviršiuose.
Perspėjimas yra tas, kad nereikėtų per daug įsimylėti ieškant kelių papildomų procentinių punktų šviesos pralaidumo. Pavyzdžiui, apsvarstykite, kad 5 procentų šviesos pralaidumo padidėjimas didelio našumo optiniame instrumente yra maždaug lygus 150 kadrų per sekundę padidėjimui snukio greičiui .300 magnum šautuvu – skirtumo niekada nepastebėsite.
Ar sportinėje optikoje kada nors bus pasiektas 100 procentų šviesos pralaidumas? Niekada nereikėtų sakyti „niekada“, bet, be fizikos dėsnių modifikavimo, atsakymas beveik neabejotinai yra ne!
Dangos spalvos
Daugelis mano, kad AR dangų kokybę galima nustatyti pagal nuo paviršių atsispindinčios šviesos spalvą. Galbūt, bet norint tai padaryti užtikrintai, reikia nemažos kompetencijos. Matoma ne pačios dangos medžiagos spalva, kuri yra bespalvė, o atspindinti spalva arba kombinuotos atspindinčios spalvos pagal šviesos bangos ilgius, kuriems danga yra mažiausiai efektyvi. Pavyzdžiui, danga, kuri yra efektyviausia raudonos ir mėlynos spalvos bangų ilgiuose, sukels žalią atspindį. Ir atvirkščiai, jei danga yra efektyviausia žalios spalvos bangos ilgiuose, atspindys bus tam tikras raudonos ir mėlynos spalvos derinys, pavyzdžiui, purpurinė. Vieno sluoksnio magnio fluorido dangos atspindžiai dažniausiai būna nuo šviesiai mėlynos iki tamsiai violetinės spalvos. Nors spalvos, atsispindinčios nuo naujausių daugiasluoksnių dangų, gali būti beveik bet kokios vaivorykštės spalvos, o įvairios spalvos matomos įvairiuose optiniuose paviršiuose visoje sistemoje, ryškiai baltas (bespalvis) atspindys dažniausiai rodo nepadengtą paviršių.
Nors ir nemokslinis, šis „pasidaryk pats“ testas, skirtas AR dangoms įvertinti, yra mokomasis ir informatyvus. Vienintelis reikalingas įrankis yra mažas žibintuvėlis arba, jei jo trūksta, viršutinis žibintas. Apgaulė yra apšviesti šviesą į instrumento objektyvo lęšį, kad žiūrėdami išilgai spindulio pamatytumėte šviesos, atsispindinčios nuo įvairių instrumento oras-stiklo paviršių, vaizdus. (Pastaba: atspindys sklinda tiek iš artimųjų, tiek iš tolimųjų lęšių ir prizmių pusių.) Dabar, remdamiesi aukščiau pateikta informacija apie spalvas, sužinosite apie naudojamų dangų tipus ir, dar svarbiau, ar kai kurios paviršiai nepadengti.
Kiti dangų tipai
Trūkstant vietos nuodugniai aprėpti kitų tipų optines dangas, siūlau šias trumpas santraukas.
Fazės korekcijos (P) dangos:Sukurta Carl Zeiss (kas dar?) ir pristatyta kaip "P-danga" 1988 m., fazės korekcijos danga yra antra pagal svarbą tik antirefleksinė danga stogo prizmės prietaisuose. Problema (neegzistuoja Porro prizmėse) yra ta, kad šviesos bangos, atsispindinčios nuo priešingų stogo paviršių, tampa elipsiškai poliarizuotos ir yra pusės bangos ilgio nefazinės viena su kita. Dėl to atsiranda destruktyvių trikdžių ir vėliau pablogėja vaizdo kokybė. P dangos ištaiso problemą pašalindamos destruktyvius fazių poslinkius.
Atspindinčios dangos:Šios į veidrodį panašios dangos, kurių efektyvumą dažnai lemia konstruktyvūs trukdžiai, sportinėje optikoje naudojamos dažniau, nei būtų galima pagalvoti. Pavyzdžiai: dauguma lazerinių nuotolio ieškiklių ir keli šautuvai, kuriuose naudojami spindulių skirstytuvai; raudonų taškų taikikliai, kuriuose naudojama bangos ilgiui būdinga danga, kuri atspindi taško vaizdą atgal į šaulio akį; ir, kaip buvo aptarta anksčiau, stogo prizmės instrumentuose su Pechan prizmėmis.
Hidrofobinės (vandenį atstumiančios) dangos:Vandenį atstumiančios dangos archetipas yra Bushnell Rainguard danga, kuri praleidžia vandenį ir atspari išoriniam rasavimui. Aš išsamiai išbandžiau Rainguard dangą šaltame klimate, kur netyčia kvėpuojant į taikiklio okuliaro lęšį būtų užtemdytas vaizdas į taikinį. Rezultatai buvo tokie, kad net kai tyčia kvėpavau į objektyvą ir okuliaro lęšius, dėl kurių jie raso arba apšalo, vis tiek mačiau taikinius pakankamai gerai, kad galėčiau šaudyti.
Atsparios dilimui dangos:Nuolatinis kai kurių neatspindinčių dangų trūkumas yra tas, kad jos būna minkštos ir todėl lengvai subraižomos. Laimei, šiandieninės „kietos“ dangos, nors ir vis dar nėra visuotinai naudojamos, labai pagerina lauko optikos patvarumą, pradedant akiniais ir baigiant objektyvais. Iki šiol tvirčiausia danga, kurią išbandžiau, yra ant „Burris“ Black Diamond 30 mm titano objektyvo išorinių lęšių paviršių. Aš negalėjau jo subraižyti, net ir su aštriu skustuvo kišeninio peilio kraštu. Pastarasis nerekomenduojamas.
Dangos žymėjimai
Optikos gamintojai dažnai vartoja šiuos terminus, apibūdindami, kokiu mastu jų prietaisai yra apsaugoti AR dangomis.
Padengta optika (C) reiškia, kad padengtas vienas ar daugiau vieno ar daugiau lęšių paviršių.
Visiškai padengta (FC) reiškia, kad visi „oras-stiklas“ paviršiai padengti bent vienu antirefleksinės dangos sluoksniu, o tai yra gerai.
Daugiasluoksnė danga (MC) reiškia, kad vienas ar keli vieno ar daugiau lęšių paviršiai padengti AR danga, kurią sudaro du ar daugiau sluoksnių. Kai naudoja patikimi gamintojai, šis pavadinimas paprastai reiškia, kad vienas arba abu išoriniai lęšių paviršiai yra padengti daugiasluoksne danga, o vidiniai paviršiai tikriausiai padengti vieno sluoksnio danga.
Visiškai daugiasluoksnė danga (FMC) reiškia, kad visi oras-stiklas paviršiai turi būti padengti daugiasluoksne antirefleksine danga, o tai yra geriausia.
Deja, ne visos tam tikro tipo AR dangos yra lygios, o kai kurios netgi gali būti netikros. Kad ir kaip jie būtų puikūs, aš labai skeptiškai žiūriu į vadinamųjų „rubino“ dangų, kurios atspindi akinantį kiekį raudonos šviesos, vertę, todėl žiūrimi objektai atrodo siaubingai žali. Kai pirmaujantys gamintojai, tokie kaip Carl Zeiss, Leica, Nikon ir Swarovski, pradės naudoti rubino ar kitas neįprastas dangas, pradėsiu jomis tikėti. Pirmoji gynybos linija nuo prastesnių ir netikrų dangų – pirkti iš gamintojo, kurio sąžiningumas yra įrodytas. Tai nereiškia, kad net geriausios įmonės yra labiau linkusios reklamuoti savo patentuotą dangą. Dažniausiai užsiima reklamos žmonės.