IŞIK IŞINLARI

Işık ışınları elektromanyetik dalgalardır. Bu elektromanyetik dalgaların 380-780nm dalga boyuna sahip bölümü ise görünür ışıktır. (Dalga boyu Işık dalgalarının tepeleri arasındaki uzaklıktır.)

KIRMA İNDEKSİ

Işığın hızı, her optik ortamda, ortam yoğunluğuna bağlı olarak farklıdır ve ortam değiştirirken bir yüzeye dik açı haricinde geldiğinde hızı değişeceğinden, yönü değişir, yani kırılır.

Işığın havadaki ve saydam ortamdaki yayılma hızlarının oranı bize kırma indeksini verir.

Kırma indeksi optik ortamlar için önemli veridir.

Görünür ışığın her rengi farklı dalga boyuna dolayısıyla farklı hıza sahip. Bunun içindir ki kırma indeksleri ışığın her rengi için farklıdır. Optik ortamların kırma indeksleri belirtilirken daima yeşil (546nm) için olan indeks kullanılır. Böylece kıyaslama mümkün olur.

Görünür ışığın her rengi için farklı dalga boyu, farklı yayılım hızına, bu da farklı kırılma indeksine neden olmaktadır, bu yüzden beyaz ışık kırıldığında renklerine ayrılır: Buna Ayrışma veya Saçılma (Dispersiyon) denir.

Bir optik ortamın ortalama dispersiyonu: kırmızı (644nm) ve mavi (480 nm) ışığın Kırılma indeksleri farkıdır.

ABBE SAYISI

1866’da Ernst Abbe tarafından bulunmuş, kırılma açısının ayrışma açısına oranıdır. Optik ortamın ayrışma özelliğini belirtmek için kullanılır. Düşük Abbe sayısı yüksek ayrışmayı gösterir. Renk ayrışması gözlük camının merkezinden kenarına gidildikçe görmeyi bozacaktır. Bu ayrışmanın çevresel görmeyi bozmaması için camın Abbe sayısının 30 dan düşük olmaması gerekir.

EMİLİM YANSIMA GEÇİRGENLİK

Işık optik ortamdan geçerken iki yüzey arasında yansıma ve optik ortam tarafından emilim ile zayıflar. Yansıyan ve emilen ışık, Işık Azaltma Faktörünü oluşturur. Işık Azaltma Faktörü optik camlar için gene önemli verilerden biridir, % olarak ifade edilir. Renkli camlarda boyanma yüzdesini verir.

OPTİK ÖZELLİKLERİN BİRBİRLERİYLE İLİŞKİSİ

Kırma indeksi optik camlar için en önemli veridir. Yüksek kırma indeksi ile ince ve kozmetik cam üretimi mümkün olabilmektedir. Ancak yüksek kırma indeksi yüksek yansıma dolayısıyla düşük ışık iletimi ve yüksek ayrışma dolayısıyla da düşük Abbe sayısı getirecek bu da görme kalitesini bozacaktır.

Üstün nitelikli cam materyali nasıl olmalı?

İdeal cam materyalinden neler bekleriz ?

• Hafiflik
• İncelik
• Kırılmaya dayanıklılık
• Sertlik,çizilmelere dayanıklılık
• Kimyasal etkilere dayanıklılık
• Yüksek kırma indeksinde bile düşük renk ayrışması

Peki elimizdeki cam materyalleri neler, bu niteliklerin hangilerini sağlıyor?

GÖZLÜK CAMI KAPLAMALARI

• Antirefle (yansımasız) kaplama
• Sert kaplama
• Hidrofobik (su tutmaz) kaplama
• Filtre (renkli) kaplama
• Ayna (yansıtıcı) kaplama

YANSIMASIZ KAPLAMA

Gözlük camından geçen ışık, ön ve arka iki yüzeyden yansıma ile zayıflar

Arka yüzden yansıyan ışıklar

• Kullanıcı tarafından algılanır
• Hayal görüntüler, görüntü sislenmesi, kontrast azalması

Ön yüzden yansıyan ışıklar

• Kullanıcı tarafından algılanmaz
• Karşıdaki kişinin kullanıcının gözlerini görmesini engeller
• Göze gelen ışık azalır

Işık kaybı görüş azalmasına neden olur

Işık Kaybı

• Gündüz %90 a varan ışık kaybı kabul edilebilir
• Gece %20 yi geçmemeli

Kırma indeksi 1.5 olan gözlük camı kullanılıyorsa

• Camın ön yüzeyinden %4, arka yüzeyinden %4 yansıma, toplam kayıp %8
• Araba camı her yüzeyinden %4 yansıma, toplam kayıp %16
• Gözlük camı %20 renkli ilave %20, toplam kayıp: %36
• Araba camı %20 renkli ilave %20, toplam kayıp: %56

Yansıma cam kırma indeksi arttıkça artar

Hedef:

Nasıl Çalışır?

Kaplamanın her iki yüzeyinden yansıyan dalgaların birbirlerini yok etmesi sağlanır:
DESTRUKTİF İNTERFERENS (Yokedici girişim)
Yok edici girişim, yansıyan dalgaların faz ve amplitütlerinin ayarlanması ile gerçekleşir

Faz
Kaplama kalınlığı yansıması istenilmeyen dalga boyunun ¼ ü olacak şekilde belirlenir: Yansıyan iki dalga arasında yarım dalga boyu fark olurBöylece bir dalganın tepeleri diğerinin çukurlarına rastlaşır

Artakalan Yansıma

Yüzey başına %4 – 9,5 yansıma:

• Tek kat kaplama→ %1,8 (mor yansıma)
• 2-3 kat kaplama → %1 (sarı-altın yansıma)
• 5 kat kaplama → %0,6 (yeşil yansıma)

SERT KAPLAMA

Cam yüzeyini daha dayanıklı yapar. Yansımasız kaplamanın daha iyi yapışmasını sağlar.

Yüksek indeks organik camların yüzey dayanıklılığı çok daha az; sert kaplama mutlaka yapılmalıdır.Günümüzde bir çok firmada standart olarak uygulanmaktadır.Yansımasız kaplama teknolojisine (1956) daha yeni, 1986 dan beri uygulanıyor.

Yaklaşık 2µm kalınlığında, Yansımasız kaplamadan önce

Islak kimyasal teknik (Vernikleme)

• Polysiloxane
• Yansımasız kaplama ile lens arasında ideal tampon)

Vakumla deposite etme tekniği

• Quartz (SiO2)
• Vernik kaplamaya göre daha kırılgan,çizikler daha çoklu çizikler halinde

HİDROFOBİK KAPLAMA

Yansımasız kaplamalı camlar daha kirli görünür:

Yansımanın azalmasına bağlı kirliliğin daha görünür hale gelmesi camın yüzeyindeki kaplamanın elektrik yüklenmesi ve bunun tozları çekici etki yapması

Hidrofobik kaplama

• Toz ve kirlerin cama yapışmasını önleme amaçlanır
• Yansımasız kaplama üzerine
• Vakum sistemlerinde
• Plastikler, camlar için ayrı işlemler gerektirir

• Hidrofobik kaplama ile su ve cam arasındaki adezyon kuvveti azaltılır
• En az bir SiOH grubu olan hidrokarbon zincirlerini içeren alkilsilikanlar kullanılır
• SiOH grubu hidrofobik kaplamanın cam materyaline iyi yapışmasını sağlar
• Hidrofobik etki ise hidrokarbon zincirleri ile sağlanır

YÜKSEK TEKNOLOJİ KAPLAMA

• Sert kaplama
• Yapıştırıcı kat
• 6 kat yansımasız kaplama
• Hidrofobik kaplama

AYNA (YANSITICI) KAPLAMA

MAVİ IŞIK

• Göz kısa dalga boyu için relatif miyoptur

  Mavi ışık retina önünde odaklanır
  Diğer renkler üzerine superpoze olur,görüş bulanıklaşır

• En fazla ayrışma mavi ışıkda

  Bütün renkler ufak bir kısım mavi içerir
  Birbirine yakın koordinatlar daha az kontrast görünür

• Spektrumun mavi kısmı zayıflatılırsa belirgin kontrast artışı

  Gelen ışığın mavi kısmı absorbe edilir
  Yansıyan ışığın mavi kısmını artırma

Yansıyan ışığın mavi kısmını artırma

• Yansıma artırıcı etki; konstruktif interferens (yapıcı girişim)

  Gelen ışığın mavi kısmı absorbe edilir
  Yansıyan ışığın mavi kısmını artırma

• Görünen ışığın mavi kısmının yaklaşık %66'sı yansıtılır
• Cam dıştan mavi ve ayna kaplamalı görünür, camın gerçek rengi iç yüzeyinin rengidir.