Hoții de lumină
Spoilerele care i-au afectat pe utilizatorii de optică de la inventarea primului telescop al lui Galileo în 1610 sunt absorbția și reflexiile, care reduc dramatic cantitatea de lumină utilizabilă care ajunge în ochii privitorului. Fiecare element optic (lentila individuală, prismă sau oglindă) absoarbe inevitabil o parte din lumina care trece prin el. Cu toate acestea, mult mai semnificativ este faptul că un mic procent din lumină este reflectat de fiecare suprafață aer-sticlă. Pentru optica neacoperită, această „pierdere prin reflexie” variază între 4% și 6% pe suprafață, ceea ce nu pare prea rău până când realizați că instrumentele optice moderne au între 10 și 16 astfel de suprafețe. Rezultatul net poate fi o pierdere de lumină de până la 50 la sută, ceea ce este deosebit de supărător în condiții de lumină scăzută.
Mai grav este însă faptul că lumina reflectată nu dispare pur și simplu, lăsând o imagine mai slabă. În schimb, continuă să sară de la suprafață la suprafață în interiorul instrumentului, o parte din lumina din aceste a doua, a treia și a patra reflexie iese în cele din urmă prin pupilele de ieșire ale instrumentului și în ochii privitorului. O astfel de lumină împrăștiată se numește „flare” și este definită ca „lumină care nu formează imagini, concentrată sau difuză, care este transmisă prin sistemul optic”. Rezultatul este o strălucire voalată sau neclară care ascunde detaliile imaginii și reduce contrastul. În cazuri extreme, poate provoca chiar imagini fantomă. Un exemplu extrem ar fi dacă ai încerca să joci pe sticlă pe partea umbrită a unei creste joase, cu lumina strălucitoare a soarelui care curge deasupra și în lentila obiectivului instrumentului. (Nu priviți niciodată direct la soare, fie cu sau fără optică, deoarece poate provoca leziuni oculare grave.)
Acoperiri antireflexii cu un singur strat
Soluția mult așteptată la problema pierderii luminii reflectorizante a venit la mijlocul anilor 1930, când Alexandar Smakula, un inginer Carl Zeiss, a dezvoltat și patentat „sistemul de acoperire a lentilelor nereflectante Zeiss” (denumit acum acoperiri antireflex sau AR), care a fost vestită drept „cea mai importantă dezvoltare a secolului în știința optică”. Curând după aceea, nevoile militare ale celui de-al Doilea Război Mondial au accelerat dezvoltarea învelișului, care a fost folosit atât de forțele Aliate, cât și de cele ale Axei în instrumente optice, de la ochelari de câmp (binoclu) la lunete.
Teoria din spatele acoperirilor AR (vezi ilustrația de mai jos) este un concept științific foarte complicat. În aplicare constă dintr-o peliculă transparentă, de obicei din fluorură de magneziu MgF2, gros de un sfert din lungimea de undă a luminii (aproximativ șase milionimi de inch), depusă, prin bombardament molecular, pe o suprafață curată de sticlă. Dezvoltarea unei metode de aplicare a unei astfel de pelicule subțiri microscopice, care se face în camere de vid, a fost un mare triumf tehnologic. Aceste acoperiri anti-reflexii cu un singur strat au redus pierderile de lumină reflectorizante de la 4% la 6% pentru suprafețele neacoperite la aproximativ 1,5 până la 2% pentru suprafețele acoperite, crescând astfel transmisia generală a luminii pentru instrumentele acoperite complet cu aproximativ 70%, ceea ce, luând în considerare reducerea însoțitoare a flare-ului care degrada imaginea, a fost o îmbunătățire remarcabilă.
Acoperiri cu mai multe straturi antireflexii
Un dezavantaj major al acoperirilor cu un singur strat, care sunt încă utilizate pe scară largă, este că funcționează perfect numai pentru lungimea de undă (culoarea) specifică a luminii unde grosimea acoperirii este egală cu un sfert din lungimea de undă. Această deficiență a condus în cele din urmă la dezvoltarea de acoperiri de bandă largă multistrat capabile să reducă eficient pierderile de lumină reflectorizante pe o gamă largă de lungimi de undă. Cele mai bune acoperiri multistrat de astăzi pot reduce pierderile de lumină reflectorizante la doar două zecimi de un procent la fiecare suprafață aer-sticlă.
Introducerea mea în acoperirile cu mai multe straturi a venit în 1971, când Pentax a început să folosească „Super Multicoating” pe lentilele camerei, unde aproape a eliminat imaginile evazătoare și fantomă atunci când fotografiați subiecte puternic iluminate din spate. Producătorii de optică sportivă au urcat puțin încet și abia în 1979 Carl Zeiss și-a introdus Multicoating-ul „T*”, care a sporit transmisia luminii a binoclului Zeiss la puțin peste 90 la sută, îmbunătățind simultan contrastul imaginii. Motivul pentru care a durat atât de mult trecerea de la primele acoperiri cu un singur strat la acoperirile de bandă largă multistrat de astăzi a fost pentru că acestea din urmă, deși bazate pe aceleași principii științifice, sunt incredibil de complicate, implicând mai multe straturi subțiri de diverse fluoruri, oxizi, dioxizi, etc. După cum v-ați putea aștepta, computerele joacă un rol major în formulările și aplicațiile unor astfel de acoperiri.
Deși transmisia generală a luminii continuă să se îmbunătățească ușor, cele mai înalte niveluri cu care sunt familiarizat în prezent sunt de aproximativ 92% pentru binoclu și 95% pentru lunete de pușcă, care sunt mult peste mediile pentru astfel de instrumente. Motivul principal pentru care lunetele tind să aibă transmisii luminii puțin mai bune decât binoclurile este că folosesc lentile erectore simple, mai degrabă decât prisme complicate pentru ridicarea imaginii.
De asemenea, binoclurile cu prismă Porro tind să aibă o transmisie mai bună a luminii decât binoclurile cu prismă de acoperiș de calitate optică similară. Excepții notabile sunt binoclul Carl Zeiss care utilizează prisme de acoperiș Abbe-Koenig în locul prismelor de acoperiș de tip Pechan, utilizate pe scară largă, care au o suprafață oglindă (de obicei aluminiu sau argintiu) unde între 4 și 6% din lumina disponibilă se pierde în timpul interioară. reflecţie. (Într-un proces numit „reflexie internă totală”, prismele Porro și prismele de acoperiș Abbe-Koenig obțin o reflexie de 100 la sută pe toate suprafețele lor interioare, fără a avea niciun fel de acoperire.) Soluția unor producători de top la problema prismei Pechan sunt multi-speciale. strat de acoperiri reflectorizante care obțin o reflectare de 99,5 la sută pe suprafețele în oglindă.
Avertismentul aici este că nu ar trebui să se lase prea dus în căutarea pentru câteva puncte procentuale în plus de transmisie a luminii. Luați în considerare, de exemplu, că un câștig de 5 procente în transmisia luminii într-un instrument optic de înaltă performanță este aproximativ egal cu un câștig de 150 fps în viteza de deschidere într-o pușcă .300 Magnum - nu veți observa niciodată diferența.
Se va realiza vreodată transmisia 100% a luminii în optica sportivă? Nu ar trebui să spui niciodată „niciodată”, dar, în afară de modificarea legile fizicii, răspunsul este aproape sigur nu!
Culori de acoperire
Mulți cred că calitatea acoperirilor AR poate fi determinată de culoarea luminii reflectate de suprafețe. Poate, dar pentru a face acest lucru cu orice siguranță necesită o expertiză considerabilă. Culoarea văzută nu este cea a materialului de acoperire în sine, care este incolor, ci culoarea reflectorizante sau culorile reflectorizante combinate ale lungimilor de undă ale luminii pentru care acoperirea este cel mai puțin eficientă. De exemplu, o acoperire care este cea mai eficientă în lungimile de undă roșie și albastră va produce o reflexie verde. În schimb, dacă acoperirea este cea mai eficientă în lungimile de undă verzi, reflexia va fi o combinație de roșu și albastru, cum ar fi magenta. Reflexiile provenite de la acoperirile cu un singur strat de fluorură de magneziu variază de obicei de la albastru pal la violet închis. În timp ce culorile care reflectă cele mai recente acoperiri cu mai multe straturi pot fi aproape orice culoare a curcubeului, cu diferite culori care apar pe diferite suprafețe optice din sistem, o reflexie albă strălucitoare (incoloră) indică de obicei o suprafață neacoperită.
Deși nu este științific, următorul test pentru evaluarea acoperirilor AR este atât educațional, cât și informativ. Singurul instrument necesar este o lanternă mică sau, în lipsă, o lumină deasupra capului. Trucul este să străluciți lumina în lentila obiectivului instrumentului, astfel încât atunci când priviți de-a lungul fasciculului, puteți vedea imagini ale luminii care se reflectă pe diferitele suprafețe aer-sticlă din instrument. (Notă: Reflecția va veni atât din partea apropiată, cât și din partea îndepărtată a lentilelor și prismelor.) Acum, pe baza informațiilor de mai sus, în ceea ce privește culoarea, vă veți obține o idee despre tipurile de acoperiri utilizate și, mai important, dacă unele suprafețele sunt neacoperite.
Alte tipuri de acoperiri
Lipsit de spațiu pentru acoperirea în profunzime a celorlalte tipuri de acoperiri optice, vă ofer următoarele scurte rezumate.
Acoperiri cu corecție de fază (P):Dezvoltat de Carl Zeiss (cine altcineva?) și introdus ca „acoperire P” în 1988, acoperirea de corectare a fazei este a doua ca importanță numai după stratul antireflex în instrumentele cu prisme de acoperiș. Problema (inexistentă în prismele Porro) este că undele luminoase care se reflectă pe suprafețele opuse ale acoperișului devin polarizate eliptic astfel încât să fie defazate la jumătate de lungime de undă unele cu altele. Acest lucru duce la interferențe distructive și o deteriorare ulterioară a calității imaginii. Acoperirile P corectează problema eliminând schimbările de fază distructive.
Acoperiri de reflexie:Aceste acoperiri asemănătoare oglinzilor - care adesea își datorează eficacitatea interferențelor constructive - sunt folosite mai des în optică sportivă decât s-ar putea crede. Exemplele includ: majoritatea telemetrului laser și puținele lunete de pușcă care folosesc divizoare de fascicul; obiective cu punct roșu în care se folosește o acoperire specifică lungimii de undă pentru a reflecta imaginea punctului înapoi în ochiul trăgătorului; și, după cum sa discutat anterior, în instrumentele cu prisme de acoperiș cu prisme Pechan.
Acoperiri hidrofobe (repelente la apă):Arhetipul pentru acoperirea hidrofugă este stratul Bushnell Rainguard care elimină apa și rezistă la aburirea externă. Am testat pe larg acoperirea Rainguard în climatele reci, unde respirația din greșeală pe lentila ocularului lunetei ar fi întunecat vederea cuiva asupra țintei. Rezultatele au fost că, chiar și atunci când respiram în mod intenționat atât pe lentilele obiectivului, cât și pe lentilele ocularului, făcându-le fie aburirea, fie înghețul, puteam încă vedea ținte suficient de bine pentru a trage.
Acoperiri rezistente la abraziune:Un dezavantaj persistent cu unele acoperiri anti-reflex este că acestea tind să fie moi și, prin urmare, se zgârie ușor. Din fericire, acoperirile „dure” de astăzi, deși încă nu sunt utilizate universal, îmbunătățesc foarte mult durabilitatea opticii de exterior, de la ochelari de vedere la lunete de pușcă. Cel mai dur strat, de departe, pe care l-am testat este pe suprafețele lentilelor externe placate în T ale lentilelor de titan Burris Black Diamond de 30 mm. Nu l-am putut zgâria, nici măcar cu tăișul unui cuțit de buzunar ascuțit. Acesta din urmă nu este recomandat.
Denumiri de acoperire
Următorii termeni sunt adesea folosiți de producătorii de optică pentru a descrie măsura în care instrumentele lor sunt protejate de acoperiri AR.
Optica acoperită (C) înseamnă că una sau mai multe suprafețe ale uneia sau mai multor lentile au fost acoperite.
Acoperit complet (FC) înseamnă că toate suprafețele aer-sticlă au primit cel puțin un singur strat de acoperire antireflex, ceea ce este bun.
Multicoated (MC) înseamnă că una sau mai multe suprafețe ale uneia sau mai multor lentile au primit o acoperire AR constând din două sau mai multe straturi. Când este folosită de producători de renume, această denumire implică de obicei că una sau ambele suprafețe exterioare ale lentilelor sunt acoperite cu mai multe straturi și că suprafețele interioare au probabil acoperiri cu un singur strat.
Complet multicoated (FMC) înseamnă că toate suprafețele aer-sticlă ar fi trebuit să fi primit acoperiri anti-reflex multistrat, ceea ce este cel mai bine.
Din păcate, nu toate acoperirile AR de un anumit tip sunt create egale, iar unele pot fi chiar false. Oricât de minunate sunt de văzut, sunt foarte sceptic în ceea ce privește valoarea așa-numitelor acoperiri „rubin”, care reflectă o cantitate uimitoare de lumină roșie, făcând obiectele văzute să pară verzi îngrozitor. Când producătorii de top, cum ar fi Carl Zeiss, Leica, Nikon și Swarovski, încep să folosească rubin sau alte acoperiri inedite, voi începe să cred în ele. Prima linie de apărare împotriva acoperirilor inferioare și false este să cumpărați de la un producător cu un istoric dovedit în ceea ce privește onestitatea. Asta nu înseamnă că chiar și cele mai bune companii sunt mai presus de exagerarea acoperirii lor brevetate. De obicei, oamenii de publicitate sunt cei care se lasă duși de cap.