108年:視覺光學(2)

有關眼鏡鏡片抗反射鍍膜( anti-reflective coating, ARC )的敘述,下列何者正確?

A其厚度為光線波長的四分之一,以產生破壞性干涉( interference )
B其厚度為光線波長的二分之一,以產生破壞性干涉
C其厚度為光線波長的四分之一,以產生破壞性繞射
D其厚度為光線波長的二分之一,以產生破壞性繞射

詳細解析

本題觀念:

本題考查眼鏡鏡片抗反射鍍膜(anti-reflective coating, ARC)的光學原理,核心為薄膜干涉(thin film interference)中的破壞性干涉(destructive interference),以及鍍膜厚度與光波長的關係。

選項分析

(A) 「其厚度為光線波長的四分之一,以產生破壞性干涉(interference)」 ✅ 此為正確答案。ARC 的厚度設計為光線在鍍膜材料中的波長的四分之一(λ/4\lambda/4)。當光線射向鍍膜時:

  1. 一部分光在空氣-鍍膜界面反射(相位改變 180°)
  2. 另一部分光穿過鍍膜,在鍍膜-玻璃界面反射後再穿回鍍膜
  3. 由於鍍膜厚度為 λ/4\lambda/4,第二道反射光多走了 2×λ/4=λ/22 \times \lambda/4 = \lambda/2 的路程,與第一道反射光產生180° 相位差,形成破壞性干涉,反射光相消,光線透射率大幅提升。

實際公式:鍍膜厚度 d=λ04ncd = \frac{\lambda_0}{4n_c},其中 λ0\lambda_0 為真空中波長,ncn_c 為鍍膜材料折射率。

(B) 「其厚度為光線波長的二分之一,以產生破壞性干涉」 ❌ 錯誤。厚度為 λ/2\lambda/2 時,兩道反射光

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