不能,标准薄膜光学干涉滤光片无法通过角度调谐使波长向更长的方向(红移)移动。将干涉滤光片偏离法向入射(0°)方向倾斜时,其中心透射带始终会向更短的波长方向(蓝移)移动。
为什么会发生“蓝移”
光学带通滤光片和边缘滤光片由高精度交替沉积的介质材料层制成。其工作原理是使特定波长产生相长干涉,而使其他波长产生相消干涉。
当滤光片倾斜时,入射角会增大。虽然直观上看,光线沿对角方向穿过各膜层时的实际传播路径似乎会变长,但光学原理表明情况并非如此。当光从空气进入滤光片时,会在折射率较高的镀膜材料中发生折射。根据这种折射的物理规律,有效光程,也就是在薄膜内部界面反射的光线之间的相位差,实际上会减小。
由于该有效光程缩短,完全满足相长干涉条件的波长也必须更短。
数学原理
两者的关系由有效折射率公式决定。以下是该公式的纯文本形式:
倾斜入射波长 = 垂直入射波长 * [ 1 - (sin(角度) / 有效折射率)2 ] 的平方根
- 标准波长: 入射角为 0° 时的中心波长。
- 角度: 入射角。
- 有效折射率:滤光片所用特定镀膜材料的一项特性。
由于任何大于0的角度其正弦值均为正,因此[sin(角度) / 有效折射率)2]项始终为正。从1中减去该项,意味着平方根内的值始终小于1。初始波长乘以一个分数,结果始终为更小的数值,也就是更短的波长。
实现红移的替代方法
如果光学系统需要调谐至更长波长,角度调谐并不是正确的方法。光学工程师通常会改用以下方法:
- 温度调谐: 加热干涉滤光片通常会使波长向长波方向产生极小的偏移。这是因为热膨胀会使介质膜层的物理厚度增加,并改变其折射率。
- 针对 蓝移的设计:行业的标准做法是有意选购中心波长比目标波长略长(偏红)的滤光片。随后,操作人员可通过精确调整滤光片的入射角,将其调谐到所需的准确波长。
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