Optik braucht Entspiegelung - Feinste Schichten entstehen im Vakuum

Optik braucht Entspiegelung - Feinste Schichten entstehen im Vakuum

Entspiegelte Gläser steigern den Tragekomfort von Brillen und die Qualität von komplexen Objektiven. Die Antireflexschicht wird im Hochvakuum aufgebracht.
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Die Entspiegelung macht das Sehen durch Brillengläser nicht nur viel komfortabler, sondern trägt auch zur Sicherheit des Brillenträgers bei. Ohne diese Vorkehrung gäbe es starke Spiegeleffekte. In der Nacht würde zum Beispiel von hinten einfallendes Scheinwerferlicht den Brillenträger gefährlich blenden.

Voraussetzung für gute Bilder

Mikroskope, Teleskope und Fotoobjektive sind ebenfalls auf Entspiegelung angewiesen. Zoomobjektive mit zehn Linsen oder mehr wären ohne Antireflexbeschichtungen sinnlos: Ein Teil des reflektierten Lichts würde jeweils an der nächsten Linse wieder zurückgeworfen. Da die Hin-und-her-Spiegelung mit der Zahl der Linsen exponentiell wächst, kommt es so zu extrem störenden Lichtflecken oder einem diffusen Schleier auf dem Bild.

Die Reflektion entsteht an der Grenzschicht von Luft und Glas. Die Entspiegelung trickst diesen Effekt aus, indem sie zusätzliche Grenzschichten schafft: Eine extrem dünne transparente Schicht aus einem anderen Stoff wird auf die Glasoberfläche aufgebracht. So fällt das Licht auf zwei spiegelnde Grenzschichten – zwischen Luft und Beschichtung sowie zwischen Beschichtung und Glas.

Destruktive Interferenz

Es gibt also zwei Spiegelungen, und die Teilstrahlen legen unterschiedlich lange Wege zurück. Die Wellen schwingen auf ihrem Rückweg nicht mehr synchron. Trifft nun jeweils Wellental auf Wellenberg, löschen sich die Wellen gegenseitig aus. Das nennen die Optiker destruktive Interferenz. Schafft man mit mehreren Schichten auch mehrere Grenzschichten, lässt sich die Spiegelung so fast vollständig eliminieren.

Die Stärke der einzelnen Lagen bewegt sich im Nanometerbereich. Um solche feinsten Schichten herzustellen, nutzt man die physikalische Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition, PVD). Das feste Beschichtungsmaterial wird in verschiedenen Verfahren verdampft oder durch Ionenbeschuss zerstäubt und auf die Gläser aufgebracht. Eines haben alle Methoden gemeinsam: Sie benötigen eine Vakuumkammer, denn nur in einem Hochvakuum kann dieser Prozess funktionieren. Die Busch Gruppe bietet eine breite Palette von Vakuumpumpen für diese Aufgabe an.

Für Antireflexschichten werden durchsichtige Materialien verwendet, deren Brechungsindex von dem des Glases abweicht. Eine hochwertige Entspiegelung besteht aus mehreren Schichten dieser Materialien. Die Qualität des Brillenglases hängt stark von der Gleichmäßigkeit der Schichten ab. Das gilt auch für weitere Funktionsschichten, die auf moderne Brillengläser aufgebracht werden.

Eine Polarisationsschicht, auch Polarisationsfilter genannt, lässt reflektierte, senkrecht ausgerichtete Lichtwellen nicht durch das Glas zu den Augen gelangen. Solche Lichtwellen entstehen vor allem durch Spiegeleffekte, etwa wenn Sonnenlicht von einer nassen Straße reflektiert wird. Der Polarisationsfilter minimiert den Blendeffekt und ermöglicht darüber hinaus kontrastreicheres Sehen und bessere Farbwahrnehmung.

Eine antistatische Schicht verhindert die statische Aufladung und unerwünschte Anziehungskräfte. Eine Schicht mit Lotuseffekt sorgt dafür, dass Schmutz und Hautfette schlechter anhaften und Wassertropfen abperlen. Eine elastische Hartschicht schützt das – in der Regel aus relativ weichem Kunststoff bestehende Brillenglas – vor kleinen Kratzern und anderen mechanischen Einwirkungen. Die Härtung muss aus funktionalen Gründen direkt auf dem Glas aufgebracht werden. Die Entspiegelung sowie weitere Veredelungsschichten werden darüber aufgebracht. Mit zusätzlichen Haftvermittlerschichten können zehn oder mehr Schichten auf einer Brillenglasseite zusammenkommen.


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