Frage an die Optik Experten: Antireflex Beschichtungen

[GoldenEye]

Hallo zusammen,

ich habe mir die Frage gestellt, ob die Antireflex Beschichtung auf optischen Gläsern nicht nur (wie der Name schon sagt) Reflexe also Spiegelungen reduziert, sondern auch die Transmission erhöht. Laut Wikipedia erzeugen die AR Beschichtungen eine destruktive Interferenz, so dass reflektierte Lichtstrahlen sich auslöschen. Soweit so verständlich. Aber demnach würde sich die Transmission, also der Anteil an Licht, der durch die Linse geht und somit auf den Kamerasensor oder das Auge landet, nicht erhöhen. Der reflektierte Teil löscht sich nur selbst aus. Trotzdem liest man immer wieder, dass durch die Beschichtung auch die Transmission erhöht werden würde.

Ist die erhöhte Transmission nur ein Werbeversprechen, oder ist da etwas dran?

Viele Grüße

Tobias

 

[Ehemaliges Mitglied 8776]

... das ist der Haupteffekt! Durch die Vermeidung der Reflexe wird die Transmission erhöht.

CS
Jörg

 

[olli.mit.zwei.l]

Eine normale Glasscheibe reflektiert an jeder Glas-Luft Fläche knapp 10%, also hast du eine Doppelreflexion mit insgesamt 20% des Lichts und nur 80% gehen durch.
Mit AR Beschichtung drückt man das durchaus auf winzige 0,5% runter.
Es kommen dann tatsächlich über 99% des Lichts durch jede Linse hindurch.
Also kein leeres Werbeversprechen, sondern wunderbar schöne Realität.
Die destruktive Interferenz blockiert quasi die Reflexion, sodass das Licht "keine Wahl" hat, es "muss" durch.

LG
Olli

 

[P_E_T_E_R]

Ist die erhöhte Transmission nur ein Werbeversprechen, oder ist da etwas dran?

Da liegt wohl ein Missverstädnis vor. In Abwesenheit von einer signifikanten Absorption im Glas, wovon man bei guten optischen Klarsichtgläsern ausgehen kann, gilt für die Summe von Transmission und Reflexion immer

T + R = 1

Je geringer die Reflexion ist, desto höher ist die Transmission T = 1 - R.

Das gilt sowohl für unvergütete Materialien, als auch für vergütete. Das Streben nach möglichst geringen Reflexionsverlusten hat allerdings weniger damit zu tun, die Transmission zu erhöhen, denn es macht keinen wesentlichen Unterschied, ob man 99% oder 99,5% vom Licht nutzen kann. Wohl aber macht es einen Unterschied, wenn störende Reflexionen nur noch zu 0,5% gegenüber 1% beitragen. Das ist nämlich nur halb so viel.

Eine normale Glasscheibe reflektiert an jeder Glas-Luft Fläche knapp 10%, also hast du eine Doppelreflexion mit insgesamt 20% des Lichts und nur 80% gehen durch.

Der typische Reflexionsverlust von "normalem" Glas ohne Vergütung beträgt pro Glas-Luft Fläche eher rund 5%, beim Durchgang durch eine Glasscheibe insgesamt also etwa 10%.

Das variiert mit dem Brechungsindex und auch mit dem Einfallswinkel, siehe Fresnel Gleichungen

Für senkrechten Lichteinfall hat man für einen einfachen Glas-Luft Übergang einen Reflexionsfaktor von

R = [(n - 1)/(n +1)]²

 Brechungsindex         Reflexion
       n               R         (%)
      1,4            0,028       2,8
      1,5            0,040       4,0
      1,6            0,053       5,3
      1,7            0,067       6,7
      1,8            0,082       8,2
      1,9            0,096       9,6
      2,0            0,111      11,1

Für unvergütetes Kronglas mit einem Brechungsindex zwischen 1,5 und 1,6 liegt der Reflexionsverlust pro Glas-Luft Übergang also bei ca. 5%.

Credit: Wikipedia

Gruß, Peter

 

[GoldenEye]

Hallo Jörg, Olli und Peter,

vielen lieben Dank für eure Antworten und die Erläuterung! Jetzt habe ich ein besseres Verständnis für die AR Beschichtung.

Viele Grüße und CS

Tobias

 

[P_E_T_E_R]

Hallo Tobias,

vielleicht noch als Nachtrag zum Verständnis, dass da bei Abwesenheit von Absorption im Glas nichts vom Licht verschwindet.

Schau dir mal die Transmission und Reflexion von state-of-the-art Mehrschichtvergütungen an, hier am Beispiel von dichroischen Strahlteilern:

Shortpass Dichroic Mirrors / Beamsplitters

Das sieht man direkt, dass Transmission und Reflexion zueinander komplementär sind: T + R = 1

Credit: THORLABS

Gruß, Peter