Verfahren zur Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit optischer Teile durch
Erniedrigung des Brechungsexponenten an den Grenzflächen dieser optischen Teile
An jeder Grenze zwischen zwei Medien, deren Brechungsexponenten verschieden sind,
tritt eine Reflexion des Lichtes auf. Das vom ersten in das zweite Medium einfallende
Licht wird hierbei in einen das zweite Medium durchsetzenden und in einen an der
Grenzfläche der beiden Medien reflektierten Anteil aufgespalten. Das Verhältnis
des reflektierten Lichtes zum gesamten einfallenden Licht T nennt man den Reflexionsfaktor
R. Das durchgelassene Licht ist dann T, - T . (i -R).' (i)
Um die Schwächung
des einfallenden Lichtstromes um den reflektierten Lichtanteil möglichst zu verringern,
um die Differenz i - R nicht zu klein werden zu lassen, sollte also der reflektierte
Lichtanteil R so klein wie möglich sein. Bei senkrechtem Strahleneinfall, bei welchem
unter sonst gleichen Bedingungen der Reflexionsfaktor ein Minimum erreicht, gilt
für R die Formel von F r e s n e 1
worin n der Brechungsexponent des dichteren Mediums ist. Diese Formel gilt sowohl
für den Strahlengang aus Luft (oder Vakuum) in das dichtere Medium als auch für
den umgekehrten Strahlenverlauf. Da nun Reflexion nicht nur an der Vorderfläche,
sondern mit dem gleichen Betrag auch an der Rückfläche jeder Linse eintritt, da
ferner kompliziertere optische Instrumente oft aus einer großen Zahl reflektierender
Einzelteile zusammengesetzt sind, kann die durch Reflexion verursachte Schwächung
des einfallenden Lichtstromes beträchtliche Werte erreichen und mehr als 50°/o betragen.
Abgesehen von der Schwächung des einfallenden Lichtes um den Betrag des reflektierten
Lichtes kann dieses reflektierte Licht aber auch unerwünschtes Licht zum regulären
Strahlenverlauf des Instrumentes hinzubringen. In photographischen Apparaten kann
z. B. das reflektierte und wieder zurückreflektierte Licht Verschleierungen des
Negativ-s verursachen.Method for increasing the light transmittance of optical parts by lowering the refraction exponent at the interfaces of these optical parts At every boundary between two media whose refraction exponents are different, a reflection of the light occurs. The light incident from the first into the second medium is split into a portion that penetrates the second medium and a portion that is reflected at the interface between the two media. The ratio of the reflected light to the total incident light T is called the reflection factor R. The transmitted light is then T, - T. (i -R). ' (i) In order to reduce the attenuation of the incident luminous flux by the reflected light component as much as possible, in order not to let the difference i - R become too small, the reflected light component R should therefore be as small as possible. In the case of perpendicular incidence of rays, at which the reflection factor reaches a minimum under otherwise identical conditions, the formula of F resne 1 applies to R where n is the refraction exponent of the denser medium. This formula applies both to the beam path from air (or vacuum) into the denser medium and to the reverse beam path. Since reflection occurs not only on the front surface, but also to the same extent on the rear surface of each lens, as more complicated optical instruments are often composed of a large number of reflective individual parts, the weakening of the incident luminous flux caused by reflection can reach considerable values and be more than 50 ° / o. Apart from the weakening of the incident light by the amount of the reflected light, this reflected light can also add unwanted light to the regular beam path of the instrument. In photographic apparatus, e.g. B. the reflected and back-reflected light cause obscuring of the negative.
;T -a y 1 o r, britische Patentschrift 29 56i, 1904, hat nun, veranlaßt
durch die zufällige Beobachtung an alten Linsen mit teilweise verwitterter Oberfläche,
welche in der Durchsicht gegen einen hellen Hintergrund an den verwitterten Stellen
lichtdurchlässiger erschienen als an den gut erhaltenen Stellen der polierten Flächen,
bereits darauf hingewiesen, daß man durch Veränderungen im Material der Oberflächenschicht
einer Linse eine erhöhte Lichtdurchlässigkeit erreichen kann, und hat durch Anführung
der Fresnelschen
Formel für die Reflexion aus Luft (oder Vakuum)
senkrecht auf ein dichteres Medium einfallenden Lichtes auch bereits den Zusammenhang
zwischen Reflexion und einer durch die Veränderung der Oberflächenschicht bewirkten
Änderung des Brechungsexponenten dieser Schicht angedeutet. Er hat dann eine absichtliche
Veränderung dieser Oberflächenschicht durch chemischen Angriff bewirkt. Er ist dabei
aber nicht bis zu einer definierten Beschaffenheit der von ihm hergestellten Oberflächenschichten
gelangt, hat auch keine Messungwerte für den Reflexionsfaktor dieser Schichten angegeben.
Die von T a y 1 o r gegebene Lehre beschränkt. sich auf die Anweisung, die chemische
Einwirkung auf das Glas so lange fortzusetzen, bis in der Aufsicht ein dunkelbrauner
Schieferton erscheint, von dem er empirisch festgestellt hat, daß er das Optimum
der Lichtdurchlässigkeit eines bis zu Erreichung dieses Tones an der Oberfläche
chemisch veränderten Glases anzeigt. Dieser Farbton wird erreicht, nachdem das behandelte
Glas mehrere andere Farbtöne durchlaufen hat, und soll durch Unterbrechung des Prozesses
fixiert werden, ehe weitere andere Farbtöne erreicht werden. Die als Indikator für
das Fortschreiten des Prozesses angegebene Farbenskala scheint auf eine jedenfalls
unerwünschte Lichtabsorption durch die gebildeten völlig undefinierten Schichten
hinzudeuten. Die beschriebene absichtliche Oberflächenänderung ist T a y 1 o r im
übrigen nur bei Barytkrongläsern und einem schweren Barytflintglas gelungen.; T -a y 1 o r, British Patent Specification 29 56i, 1904, has now caused
through the accidental observation of old lenses with partially weathered surfaces,
which in the transparency against a light background in the weathered areas
appeared more translucent than in the well-preserved areas of the polished surfaces,
already pointed out that changes in the material of the surface layer
a lens can achieve increased light transmission, and has by citing
the Fresnel
Formula for reflection from air (or vacuum)
Light incident perpendicular to a denser medium also already establishes the context
between reflection and one caused by the change in the surface layer
Change of the refraction exponent of this layer indicated. He then has an intentional
Changes in this surface layer caused by chemical attack. He is with us
but not up to a defined quality of the surface layers produced by it
has not given any measurement values for the reflection factor of these layers.
The teaching given by T a y 1 o r is limited. refer to the instruction, the chemical
Continue to act on the glass until a dark brown color appears on top
Slate appears, which he has empirically determined to be the optimum
the light permeability of a tone up to this point on the surface
chemically modified glass. This shade is achieved after the treated
Glass has gone through several other hues and is said to be by disrupting the process
can be fixed before other color shades can be achieved. Which as an indicator of
the progression of the process seems to indicate a range of colors in any case
undesired light absorption by the completely undefined layers formed
to suggest. The deliberate surface change described is T a y 1 o r im
Otherwise only succeeded with barite crown glasses and a heavy barite flint glass.
Auf dem Wege zu dem Ziel einer verringerten Reflexion an der Grenzfläche
Luftoptisches Teil ist Taylor also, wie ausgeführt, von dem Glas des optischen Teiles
selbst ausgegangen und hat dieses Glas an der Oberfläche verändert. Einerseits sind
die von ihm hergestellten Oberflächenschichten nicht definiert, andererseits ist
T a y 1 o r in der Variierung der Eigenschaften dieser veränderten Grenzschichten
von den dem Glase immanenten Eigenschaften abhängig, da er ja immer vom Glase selbst
als Grundsubstanz seiner Oberflächenschichten ausgeht. Dieselben Mängel haften dem
Verfahren .nach der amerikanischen Patentschrift i 317 481 an, in der empfohlen
wird, eine solche chemische Oberflächenveränderung während des Polierens vorzunehmen.Towards the goal of reduced reflection at the interface
The aerial optical part is Taylor, as stated, from the glass of the optical part
went out and changed the surface of this glass. On the one hand are
the surface layers produced by it are not defined, on the other hand
T a y 1 o r in the variation of the properties of these changed boundary layers
depends on the properties inherent in the glass, since it always depends on the glass itself
goes out as the basic substance of its surface layers. The same defects are liable to the
Procedure. According to the American patent specification i 317 481, recommended in the
to make such a chemical surface change during polishing.
Demgegenüber wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen,
auf das Glas glasfremde Schichten, Schichten aus einem anderen Material aufzubringen,
welches einen niedrigeren Brechungsexponenten als das Glas hat. Die Vorteile dieses
Verfahrens bestehen in folgendem: Die neue Oberflächen-Schicht kann hinsichtlich
ihres Brechungsexponenten den jeweiligen Erfordernissen entsprechend gewählt werden
und ist in ihren Eigenschaften völlig unabhängig von den Eigenschaften des zu plattierenden
Glases. Sie läßt sich jederzeit mit den gleichen wohl definierten Eigenschaften
reproduzieren. Sie kann aus einem Material hergestellt werden, welches praktisch
keine Verluste durch Lichtabsorption verursacht. Die glasfremde Oberflächenschicht
läßt sich auf jedes Glas aufbringen, gleich welche Zusammensetzung das Glas hat.
Schließlich ist es möglich, nacheinander mehrere Oberflächenschichten aufzubringen,
von welchen jede folgende einen niedrigeren Brechungsexponenten als die vorhergehende
hat, so daß sogar die Möglichkeit gegeben ist, den Reflexionsverlust praktisch auf
Null zu halten, wenn die äußerste Oberflächenschicht einen sich von i nur wenig
unterscheidenden Brechungsexponenten hat und wenn durch einen möglichst kontinuierlichen
Übergang der Schichten ein kontinuierlicher Übergang der Brechungsexponenten erzeugt
wird. Als Material für die Oberflächenschichten können sämtliche das Licht praktisch
nicht absorbierende Stoffe organischer oder anorganischer Natur verwendet werden,
die einen kleineren Brechungsexponenten als das zu plattierencTe GTäs haben.
Soweit diese Stoffe in irgendeinem Lösungsmittel löslich sind, können sie in Form
ihrer Lösung auf die Glasoberfläche aufgetragen werden, so daß nach Verdampfung
des Lösungsmittels oder Koagulation der Lösung ein Film auf der Glasoberfläche zurückbleibt.
Als besonders brauchbar hat sich -eine Schicht von Calciumfluorid (Flußspat, Fluorit)
erwiesen, welche durch Aufdanpfen im Vakuum aufgebracht werden kann. Diese beiden
soeben genannten Aufbringungsverfahren sind für andere Zwecke schon bekannt.In contrast, it is proposed according to the present invention to apply non-glass layers, layers of a different material to the glass, which has a lower refraction exponent than the glass. The advantages of this process are as follows: The new surface layer can be selected according to the respective requirements with regard to its refraction exponent and its properties are completely independent of the properties of the glass to be plated. It can be reproduced at any time with the same well-defined properties. It can be made of a material which causes practically no losses due to light absorption. The non-glass surface layer can be applied to any glass, regardless of the composition of the glass. Finally, it is possible to apply several surface layers one after the other, each of which has a lower refraction exponent than the previous one, so that it is even possible to keep the reflection loss practically zero if the outermost surface layer has a refraction exponent which differs only slightly from i and if a continuous transition of the refraction exponents is generated by a transition of the layers that is as continuous as possible. All substances of an organic or inorganic nature which practically do not absorb light and which have a smaller refraction exponent than the GTäs to be plated can be used as the material for the surface layers. If these substances are soluble in any solvent, they can be applied to the glass surface in the form of their solution, so that a film remains on the glass surface after the solvent has evaporated or the solution has coagulated. A layer of calcium fluoride (fluorspar, fluorite), which can be applied by vapor deposition in a vacuum, has proven to be particularly useful. These two application methods just mentioned are already known for other purposes.
Für ein Glas mit dein Brechungsexponenten 4725 ergibt die Rechnung
nach der Formel von F r e s n e 1 den Wert 13,661/, als Summe der Reflexionen an
Vorder- und Rückfläche des Glases. So ist die Summe der berechneten Reflexionen
an Vorder- und Rückfläche des plattierten Glases 7,88 °/a. Es werden also
5,780/, des einfallenden Lichtes für den durchgelassenen Lichtanteil gewonnen.For a glass with a refraction exponent of 4725, the calculation using the formula of F resne 1 gives the value 13.661 /, as the sum of the reflections on the front and rear surfaces of the glass. The sum of the calculated reflections on the front and back surfaces of the clad glass is 7.88 ° / a. Thus, 5,780 /, of the incident light are obtained for the transmitted light portion.