109年:視覺光學(2)

假設有一高折射率透鏡(n=1.69)需要塗上抗反射鍍膜,則此鍍膜的折射率及厚度為何?

A折射率n=1.69,入射光波長的1/4倍
B折射率n=1.3,入射光波長的1/4倍
C折射率n=1.69,入射光波長的4倍
D折射率n=1.3,入射光波長的4倍

詳細解析

本題觀念:

抗反射鍍膜(anti-reflective coating, AR coating)的光學原理:最佳折射率的選擇與光學厚度(optical thickness)的計算。

選項分析

抗反射鍍膜的基本原理:

AR 鍍膜利用**破壞性干涉(destructive interference)**消除反射光:

  1. 一部分光在鍍膜前表面(空氣/鍍膜介面)反射
  2. 另一部分光穿入鍍膜後在後表面(鍍膜/鏡片介面)反射
  3. 兩道反射光相位差為 180°(半波長),產生相消干涉 → 反射光消失,透射率增加

最佳折射率公式:

對於單層 AR 鍍膜,最佳折射率 ncn_c 為: nc=n1×nsn_c = \sqrt{n_1 \times n_s}

其中:

  • n1n_1 = 空氣折射率 = 1.00
  • nsn_s = 鏡片(基材)折射率 = 1.69

nc=1.00×1.69=1.69=1.30n_c = \sqrt{1.00 \times 1.69} = \sqrt{1.69} = 1.30

最佳光學厚度(Optical Thickness):

為達到 180° 相位差,鍍膜的光學路徑長(optical path length)= nc×tn_c \times t 必須等於: nc×t=λ4n_c \times t = \frac{\lambda}{4}

其中 tt 是物理

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