Die kurze Antwort lautet: Es hängt vollständig von der zur Herstellung des Filters verwendeten Technologie ab. Für dielektrische (Interferenz-)Filter ist die Näherung sehr genau. Für Absorptionsfilter ist sie völlig falsch.
Im Folgenden wird erläutert, warum dies geschieht und wie sich die anzuwendende Formel bestimmen lässt.
Die zugrunde liegende Physik
Wenn Licht auf eine optische Komponente trifft, muss die Gesamtenergie stets erhalten bleiben. Dies wird durch die folgende grundlegende Gleichung beschrieben:
1 = R + T + A + S
Dabei gilt:
- R = Reflexion
- T = Transmission
- A = Absorption
- S = Streuung
Durch Umstellen dieser Gleichung erhalten wir die korrekte Formel für die Reflexion:
R = 1 - T - A - S
Wann R ≈ 1 - T genau ist (dielektrische Filter)
Bei hochwertigen dielektrischen Bandpassfiltern (Interferenzfiltern) sind die Materialien speziell auf eine nahezu verschwindende Absorption (A) und Streuung (S) ausgelegt.
Da A und S praktisch vernachlässigbar sind, vereinfacht sich die Gleichung zu R ≈ 1 - T.
Diese Filtertypen erzeugen ihr Sperrband, indem sie für unerwünschte Wellenlängen als hoch spezialisierte Spiegel wirken. Im Sperrbereich ist die Transmission (T) praktisch null (häufig spezifiziert mit OD4, OD6 oder höher). Das bedeutet, dass nahezu 100% des Lichts in diesem Band reflektiert wird (R ≈ 1).
Wenn R ≈ 1 - T nicht gilt (Absorptionsfilter)
Wenn die Komponente absorptive Materialien (wie Farbglas) verwendet, um unerwünschtes Licht zu blockieren, erzeugt sie ihr Sperrband, indem sie die Lichtenergie absorbiert und in Wärme umwandelt.
In diesem Szenario ist die Absorption (A) der dominierende Faktor. Die Transmission (T) liegt im Sperrbereich weiterhin nahe null, das Licht wird jedoch nicht zurückgeworfen. Die Reflexion (R) entspricht lediglich der natürlichen Fresnel-Oberflächenreflexion des Glases, bei unbeschichtetem Glas typischerweise etwa 4% bis 8%.
Wenn Sie die Formel R ≈ 1 - T auf einen absorbierenden Filter anwenden würden, kämen Sie fälschlicherweise zu dem Ergebnis, dass der Filter nahezu 100% des geblockten Lichts reflektiert. Tatsächlich reflektiert er jedoch nur einen sehr kleinen Anteil und absorbiert den Rest.
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