Изучите текст1 и решите задачу. Просветление оптики Объективы фотоаппаратов и кинопроекторов, перископы подводных лодок и различные другие оптические устройства (см. рисунок 1, рисунок 2) состоят из большого числа оптических стёкол — линз, призм и др. Проходя через такие устройства, свет отражается от многих поверхностей. Число отражающих поверхностей в современных фотообъективах превышает 10, а в перископах подводных лодок доходит до 40. Свет, проходя через линзу, частично отражается от её передней и задней поверхностей. При отражении теряется от 8 до 10 % энергии света. Если же объектив состоит из нескольких линз, то потери на отражение могут составить до 50 %. В результате этого освещённость изображения получается слабой. Кроме того, ухудшается качество изображения. Часть светового пучка после многократного отражения от внутренних поверхностей всё же проходит через оптический прибор, но рассеивается и уже не участвует в создании чёткого изображения. На фотографических изображениях по этой причине образуется «вуаль». Для устранения этих неприятных последствий отражения света от поверхностей оптических стёкол надо уменьшить долю отражаемой энергии света. Для этого на поверхность линзы химическим методом академиков И.В. Гребенщикова, А.А. Лебедева, А.Н. Теренина наносят тонкую плёнку, толщина которой и показатель преломления выбираются с таким расчётом, чтобы в отражённом свете возник интерференционный минимум. В результате в проходящем свете возникает интерференционный максимум, т. е. через линзу с плёнкой пройдёт больше света, чем через линзу без плёнки. Получаемое с помощью прибора изображение становится при этом ярче, просветляется. Отсюда и происходит термин "просветление оптики", которое основано на явлении интерференции. На поверхность оптического стекла, например линзы, наносят тонкую плёнку с показателем преломления nп, меньшим показателя преломления стекла nс. Для простоты рассмотрим случай нормального падения света на плёнку (см. рисунок 3). Разность хода световых волн 1 и 2, отражённых от верхней и нижней поверхностей плёнки, равна удвоенной толщине плёнки 2h, а оптическая разность хода \(\Delta=\) 2hnп. С другой стороны, толщину плёнки подбирают так, чтобы добиться полного гашения на отражение при нормальном падении для длин волн средней части спектра (жёлто-зелёный участок) \(\Delta=(2k+1)\frac{\lambda}{2}\) . Объединяя выражения, получаем 2hnп \(=(2k+1)\frac{\lambda}{2}\) . Последнее выражение показывает, что требуемая толщина плёнки зависит от длины волны. Поэтому осуществить гашение отражённых волн всех частот невозможно. Минимальное значение толщины плёнки обеспечит \(k=0\) , тогда \(h_{min}=\frac{\lambda}{4n}\) (n — показатель преломления плёнки), т.е. она должна быть равна четверти длины волны в плёнке, а относительный показатель преломления плёнки должен удовлетворять равенству nп2 = nc. Отражение света для крайних участков спектра — красного и фиолетового — будет несколько меньшим. Поэтому объектив с просветлённой оптикой в отражённом свете имеет пурпурный (смесь красного и фиолетового) оттенок (см. рисунок 4), хотя стекло, из которого изготовлены линзы, обладает хорошей прозрачностью. К плёнке нужно относиться бережно, оберегать поверхность линзы от загрязнений, ударов, царапин. Удалять пыль следует мягкой фланелью. Недопустимо промывать поверхность линзы какими-либо растворителями — спиртом, ацетоном и т. п. Задача Объектив фотоаппарата покрыт слоем прозрачного диэлектрика толщиной 0,525 мкм. Обеспечивает ли это покрытие просветление объектива для зелёного света с длиной волны 546 нм? Показатель преломления диэлектрика 1,31. _____________________________________________________________________________________________________________________ 1 Новиков С.М. Физика: познавательные задачи и их решения. – М.: Издательский Дом "МАГИСТР-ПРЕСС", 2015. – 864 с. Слой прозрачного диэлектрика обеспечивает просветление объектива для зелёного света, т.е. ослабляет отражение средней части видимого спектра. Слой прозрачного диэлектрика не обеспечивает просветление объектива для зелёного света, т.е. усиливает отражение средней части видимого спектра.

Задание

Изучите текст1 и решите задачу.
Просветление оптики
Объективы фотоаппаратов и кинопроекторов, перископы подводных лодок и различные другие оптические устройства \(см\. рисунок 1, рисунок 2\) состоят из большого числа оптических стёкол — линз, призм и др. Проходя через такие устройства, свет отражается от многих поверхностей. Число отражающих поверхностей в современных фотообъективах превышает 10, а в перископах подводных лодок доходит до 40. Свет, проходя через линзу, частично отражается от её передней и задней поверхностей. При отражении теряется от 8 до 10 % энергии света. Если же объектив состоит из нескольких линз, то потери на отражение могут составить до 50 %. В результате этого освещённость изображения получается слабой. Кроме того, ухудшается качество изображения. Часть светового пучка после многократного отражения от внутренних поверхностей всё же проходит через оптический прибор, но рассеивается и уже не участвует в создании чёткого изображения. На фотографических изображениях по этой причине образуется «вуаль». Для устранения этих неприятных последствий отражения света от поверхностей оптических стёкол надо уменьшить долю отражаемой энергии света. Для этого на поверхность линзы химическим методом академиков И.В. Гребенщикова, А.А. Лебедева, А.Н. Теренина наносят тонкую плёнку, толщина которой и показатель преломления выбираются с таким расчётом, чтобы в отражённом свете возник интерференционный минимум. В результате в проходящем свете возникает интерференционный максимум, т. е. через линзу с плёнкой пройдёт больше света, чем через линзу без плёнки. Получаемое с помощью прибора изображение становится при этом ярче, просветляется. Отсюда и происходит термин "просветление оптики", которое основано на явлении интерференции. На поверхность оптического стекла, например линзы, наносят тонкую плёнку с показателем преломления nп, меньшим показателя преломления стекла nс. Для простоты рассмотрим случай нормального падения света на плёнку \(см\. рисунок 3\). Разность хода световых волн 1 и 2, отражённых от верхней и нижней поверхностей плёнки, равна удвоенной толщине плёнки 2h, а оптическая разность хода \(\Delta=\) 2hnп. С другой стороны, толщину плёнки подбирают так, чтобы добиться полного гашения на отражение при нормальном падении для длин волн средней части спектра \(жёлто\-зелёный участок\) \(\Delta=(2k+1)\frac{\lambda}{2}\) . Объединяя выражения, получаем 2hnп \(=(2k+1)\frac{\lambda}{2}\) . Последнее выражение показывает, что требуемая толщина плёнки зависит от длины волны. Поэтому осуществить гашение отражённых волн всех частот невозможно. Минимальное значение толщины плёнки обеспечит \(k=0\) , тогда \(h_{min}=\frac{\lambda}{4n}\) \(n — показатель преломления плёнки\), т.е. она должна быть равна четверти длины волны в плёнке, а относительный показатель преломления плёнки должен удовлетворять равенству nп2 = nc. Отражение света для крайних участков спектра — красного и фиолетового — будет несколько меньшим. Поэтому объектив с просветлённой оптикой в отражённом свете имеет пурпурный \(смесь красного и фиолетового\) оттенок \(см\. рисунок 4\), хотя стекло, из которого изготовлены линзы, обладает хорошей прозрачностью. К плёнке нужно относиться бережно, оберегать поверхность линзы от загрязнений, ударов, царапин. Удалять пыль следует мягкой фланелью. Недопустимо промывать поверхность линзы какими-либо растворителями — спиртом, ацетоном и т. п.
Задача
Объектив фотоаппарата покрыт слоем прозрачного диэлектрика толщиной 0,525 мкм. Обеспечивает ли это покрытие просветление объектива для зелёного света с длиной волны 546 нм? Показатель преломления диэлектрика 1,31.

_____________________________________________________________________________________________________________________
1 Новиков С.М. Физика: познавательные задачи и их решения. – М.: Издательский Дом "МАГИСТР-ПРЕСС", 2015. – 864 с.

Слой прозрачного диэлектрика обеспечивает просветление объектива для зелёного света, т.е. ослабляет отражение средней части видимого спектра.
Слой прозрачного диэлектрика не обеспечивает просветление объектива для зелёного света, т.е. усиливает отражение средней части видимого спектра.

Похожие

Тот же тест