在1892年的一天,著名科學家泰勒用一架照相機拍照,等拍完後他才發現鏡頭上有一層汙膜,鏡頭已經嚴重地失去了光澤。為了得到滿意的照片,他隻好把髒鏡頭擦拭幹淨,重新拍了一張。幾天之後,底板衝洗出來了,他驚奇地發現,用髒鏡頭拍出來的照片反而比用幹淨的鏡頭拍出來的清晰得多。這個現象,他實在感到莫名其妙。他把這個意想不到的發現告訴朋友們,可是誰也不相信這是真的。這個偶然的發現,當時並沒有引起人們的注意。

汙膜之謎就留了下來。

40年後,這件事傳到了科學家鮑爾那裏,他覺得泰勒發現的現象有進一步探索的價值。他反複地做了許多實驗,但是都不成功。後來,鮑爾設法把溴化鉀鍍在石英上,在石英表麵形成一個薄膜。當他對薄膜上的反射光和透射光進分析以後發現,反射光中失去了某些波長的光,而這些光正是透射光中所多出來的;而透射光中所缺少的成分,正是反射光中所多出來的。這個發現使鮑爾非常高興,因為他找到了汙膜之謎的答案了。

原來,汙膜之謎就是由於光的薄膜幹涉所造成的。當光波射到鏡頭上的汙膜時,一部分光波在它的前表麵反射出來,另一部分光波射入汙膜又從它的後表麵反射了出來。由於這兩列反射光波頻率相同,所以能發生幹涉現象。

如果汙膜的厚度恰好等於綠光波長的四分之一時,則兩列反射光波的路程差等於綠光波長的二分之一,由於它的波峰與波穀疊加,使波的振動互相抵消,反射的綠光減少了,透射到鏡頭裏的綠光就得到增強。照相機的感光片跟人眼睛裏的視網膜一樣,對綠光最敏感,微弱的綠光就能使它感光,但對紫色、紅色的光反應就很遲鈍。泰勒所用照相機鏡頭上汙膜的厚度恰好等於綠光波長的四分之一,則綠光在反射中相幹相消,而使透射光增強。由於透過鏡頭的綠光多一些,照片自然就會清晰得多。若把汙膜擦拭下去,鏡頭表麵光亮了,它就成了很好的反射麵,則透過綠光的部分反而減少,因此照片就模糊了。

人們通過實驗和理論研究發現,透鏡的每一個反射表麵,至少把大約4%的直射光反射回去,一塊透鏡有兩個表麵,那麼光線通過透鏡時,至少有8%的光被反射回去而損失掉。在現代的光學儀器中,如攝影機、電影機等,一個鏡頭要由幾片甚至十幾片透鏡組成,這樣由於光線的反射造成的總損失就大多了。例如潛水艇使用的潛望鏡,是用20多個棱鏡組成的,共有40多個反射麵,若每個反射麵至少有4%的反射損失,再加上一些其他的吸收損失,最後進入觀察者眼睛裏的光隻有原來的10%左右了。由於透過光少得可憐,觀察者通過潛望鏡看到外界物體的像既暗又不清晰。照相機鏡頭也是由幾個透鏡組成的,每個透鏡表麵的反射光會在各個反射麵上來回反射,產生害處很大的雜散光。這些雜散光造成感光片上出現陰影、雜影光斑和雙像,使成像的質量大大降低了。

怎樣消除表麵反射造成的後果呢?人們在透鏡和棱鏡的表麵塗上一層薄膜(一般用氟化鎂),當薄膜的厚度等於入射光在薄膜中波長的1/4時,在薄膜兩個表麵上反射的光,路程差恰好等於半個波長,由於幹涉互相抵消。

這樣大大地減少了光的反射損失,增大了透射光的強度。因此,人們把這層薄膜叫做“增透膜”。

入射光一般是白光,是由各種不同波長的單色光複合而成的。增透膜不可能使所有波長的反射光都互相抵消。因此,在確定薄膜厚度時,應該使光譜中間部分的綠色光,在垂直入射時其反射光完全抵消。這樣光譜邊緣部分的紅光和紫光並沒有顯著削弱,所以有增透膜的光學鏡頭呈淡紫色。

登山隊員所戴眼鏡上也塗一層薄膜,這層薄膜起什麼作用呢?

我們知道,太陽光照射到雪地上,會產生強烈的漫反射。反射光中的紫外線可以傷害人的眼睛,強烈的綠光對眼睛的傷害也很大,它們使人頭暈目眩,甚至使人雙目失明,這就是所謂的“雪盲”。用什麼辦法來預防“雪盲”

呢?人們在眼鏡表麵鍍一層氟化鎂的薄膜,當薄膜的厚度恰好等於綠光在薄膜中波長的1/2時,則綠光在薄膜兩個表麵上的反射光路程差等於一個波長,因而產生的幹涉加強,增大了綠光的反射損失,減少了透射光的強度。

眼鏡上這層幹涉濾光膜就像忠誠的門衛,把傷害眼睛的光拒之門外,保衛著眼睛的安全!