Antireflexiós bevonatok a gyakorlatban

Egy optikai eszköz - legyen az csillagászati távcső, binokuláris távcső vagy akár "csak" egy okulár - teljesítményét nagyban befolyásolja, milyen optikai bevonatokat gőzöltek a felületeire. Mivel ezt könnyen magunk is ellenőrizhetjük, érdemes megtudni, mire utalnak a különböző színű bevonatok a lencséken.

Többtagú, ragasztott lencséknél reflexiók szempontjából csak az üveg-levegő felület érdekes, "ha olyan ragasztót választunk, amely törésmutatója a lehető legjobban megegyezik az üveg törésmutatójával, akkor a ragasztásnál alig keletkezik reflexió, az szinte elhanyagolható az üveg-levegő határfelületeken keletkező reflexióhoz képest, ahol a törésmutató nagyságrendekkel többet változik."

A bevonatok fajtái:

• coated vagy single-coated (egy réteggel bevont): mindössze egyetlen levegő-üveg felület van csak anti-reflexiós bevonattal (rendszerint magnézium-fluorid, MgF2) bevonva, ott is csak egy rétegben
• fully coated (minden oldalon bevont): az összes levegő-üveg felületre egy réteg antireflexiós bevonat van gözölve
• multicoated (több réteggel bevont): legalább egy üveg-levegő felület több réteg antireflexiós bevonattal van ellátva, a többi felület legfeljebb egy ilyen réteget tartalmaz
• fully multi-coated (minden oldalon, több rétegben bevont): minden üveg-levegő felületen többszörös antireflexiós réteg található

A tükröződés-csökkentő bevonatok működése viszonylag egyszerű: amennyiben vastagsága optimális (a fény hullámhosszának negyede) akkor a bevonat aljáról és tetejéről visszaverődő fénysugár éppen ellentétes fázisban van, amikor találkoznak, ezáltal kioltják egymást vagyis nem látunk reflexiókat. Mindebből látható, hogy rétegvastagsága rendkívül fontos, hiszen ez garantálja, hogy a kellő fázisban legyen a fény visszaverődéskor. A fenti képen az is látszik, hogy a lilás bevonat egyrétegű bevonatra utal, a zöldes árnyalat több rétegre. Ne feledjük azonban, a tükröződéscsökkentő bevonatnak nem az a feladata, hogy feltűnő zöld (vagy piros) színt adjon az optikának, vagyis ne hagyjuk magunkat megtéveszteni a rikító bevonatokkal! Egy helytelenül alkalmazott többrétegű bevonat (multicoating) rosszabb hatással lehet, mint egy gondosan megválasztott egyrétegű bevonat (single coating).

Az alábbi grafikonon láthatjuk, hogy a 0° és 45° beesési szögű fény milyen mértékben verődik vissza a bevonat nélküli és az egyszeresen bevont üvegfelületről.

A grafikonról leolvasható, hogy a bevonat nélküli üvegfelület a fény 4-5%-át visszaveri, de már egy réteg tükröződéscsökkentő bevonat felvitele is kevesebb mint felére (1.5%-2.5%) csökkenti ezt az értéket. További rétegek felvitelével akár 1% alá is szorítható a visszavert fény mértéke.

Mivel a fenti számadatok egy felületre vonatkoznak, különös körültekintés szükséges több lencsetagból álló optikák esetén. Egy Plössl okulárt feltételezve - mely négy üveg-levegő felületet tartalmaz - a fényveszteség kb. 15-20% lenne, ha nem használnánk semmiféle tükröződéscsökkentő bevonatot. Ezzel szemben a legkifinomultabb okulárok (pl. Televue Plössl, Zeiss Ortho stb) esetén a fényveszteség nem éri el a 2%-ot!

A felső kategóriás okulárok fejlesztői azonban még ennél is tovább mennek. Egy okulár nem ritkán több eltérő, különböző törésmutatójú üvegből készült lencsetagot tartalmaz, melyek más és más bevonatot igényelnek a minimális reflexiók érdekében. Ezért ahelyett, hogy a gyártó minden lencsét egyforma bevonattal látna el, az üveg típusához igazítja a tükröződéscsökkentő rétegeket.

Antireflexiós bevonatok vizsgálata

Az okulárok bevonatának vizsgálatára az alábbi módszert ajánljuk: az okulár kihuzatának aljára helyezzünk fekete sapkát, majd állítsuk olyan helyre, ahol az égbolt visszatükröződhet a szem felőli lencséjén, ám közvetlen napfény nem éri. Nézzünk felülről bele az okulárokba és vizsgáljuk meg, milyennek látjuk a lencséket. A rajtuk átmenő fény ugyanis elnyelődik az okulár alján, tehát amit látunk az nem más, mint a lencsék felületeiről visszatükröződő fény, s ennek mennyisége utal a bevonatok minőségére. Minél sötétebbnek látszik az okulár, annál kevesebb fény verődik vissza az egyes üvegtagokról.

A fenti képen látható okulárokat vizsgálva képet kaphatunk a tesztelésről. A baloldali okulár egy 25 mm-es Zeiss Abbe ortho kifogástalan - akár etalonnak is tekinthető - antireflexiós bevonattal. Jobbra haladva az antireflexiós bevonatok rendre egyre rosszabb minőségűek, a két szélső okuláron még azt is megfigyelhetjük fényes gyűrű formájában, hogy a távolságtartó gyűrűk nincsenek kellőképpen feketére festve.

Másik módszer a bevonatok vizsgálatára, ha karnyújtásnyi távolságban valami fehér felület (pl. fal) előtt tartjuk az okulárt, majd átnézve rajta megvizsgáljuk a látott kép színhűségét. Amint a képen is megfigyelhető, a bal oldali okulárban (Zeiss ortho) látott kép teljesen fehér, míg a jobb oldaliban kevés sárgás árnyalatot fedezhetünk fel. Ezen túlmenően a Zeiss ortho mentes a reflexióktól, amit a másik okulár nem mondhat el magáról. A sárgás elszíneződés arra utal, hogy a lencsék antireflexiós bevonata nincs kellőképpen optimalizálva az üveg anyagához.

Felhasznált (és ajánlott) irodalom:

Roland Christen (Astro-Physics): Single and Multi-Coating Comparison

Roland Christen (Astro-Physics): Comparative Coatings and Obstructions