Pencuri Cahaya
Kerusakan yang mengganggu pengguna optik sejak penemuan teleskop pertama Galileo pada tahun 1610 adalah penyerapan dan refleksi, yang secara dramatis mengurangi jumlah cahaya yang dapat digunakan yang mencapai mata pemirsa. Setiap elemen optik (lensa individu, prisma atau cermin) mau tidak mau menyerap sebagian cahaya yang melewatinya. Namun yang jauh lebih signifikan adalah kenyataan bahwa sebagian kecil cahaya dipantulkan dari setiap permukaan udara ke kaca. Untuk optik yang tidak dilapisi, "kehilangan reflektif" ini bervariasi antara 4 persen dan 6 persen per permukaan, yang tampaknya tidak terlalu buruk sampai Anda menyadari bahwa instrumen optik modern memiliki 10 hingga 16 permukaan seperti itu. Hasil akhirnya bisa berupa kehilangan cahaya sebanyak 50 persen, yang khususnya menyusahkan dalam kondisi cahaya redup.
Namun yang lebih serius adalah kenyataan bahwa cahaya yang dipantulkan tidak hilang begitu saja, meninggalkan gambar yang lebih redup. Sebaliknya, ia terus memantul dari satu permukaan ke permukaan lain di dalam instrumen, dan sebagian cahaya dari pantulan kedua, ketiga, dan keempat ini akhirnya keluar melalui pupil keluar instrumen dan masuk ke mata pemirsa. Cahaya yang tersebar disebut "flare", dan didefinisikan sebagai "cahaya yang tidak membentuk gambar, terkonsentrasi atau menyebar, yang ditransmisikan melalui sistem optik." Hasilnya adalah silau atau kekaburan yang mengaburkan detail gambar dan mengurangi kontras. Dalam kasus ekstrim, hal ini bahkan dapat menyebabkan gambar hantu. Contoh ekstrimnya adalah jika Anda mencoba melakukan permainan kaca di sisi teduh dari punggung bukit rendah dengan sinar matahari yang terang mengalir dari atas dan masuk ke lensa objektif instrumen. (Jangan sekali-kali melihat langsung ke matahari, baik dengan atau tanpa optik, karena dapat menyebabkan kerusakan mata yang serius.)
Lapisan Anti Refleksi Satu Lapis
Solusi yang telah lama ditunggu-tunggu terhadap masalah hilangnya cahaya reflektif muncul pada pertengahan tahun 1930-an ketika Alexandar Smakula, seorang insinyur Carl Zeiss, mengembangkan dan mematenkan "sistem pelapisan lensa non-pantulan Zeiss" (sekarang disebut pelapis anti-pantulan atau AR), yang digembar-gemborkan sebagai "perkembangan terpenting abad ini dalam ilmu optik". Segera setelah itu, kebutuhan militer pada Perang Dunia II mempercepat pengembangan lapisan tersebut, yang digunakan oleh pasukan Sekutu dan Poros dalam instrumen optik mulai dari kacamata lapangan (teropong) hingga pembidik bom.
Teori di balik pelapisan AR (lihat ilustrasi di bawah) adalah konsep ilmiah yang sangat rumit. Dalam penerapannya terdiri dari film transparan, biasanya magnesium fluorida MgF2, setebal seperempat panjang gelombang cahaya (sekitar enam persejuta inci), yang diendapkan melalui pemboman molekuler pada permukaan kaca yang bersih. Mengembangkan metode untuk mengaplikasikan film tipis secara mikroskopis, yang dilakukan di ruang vakum, merupakan kemenangan teknologi yang besar. Lapisan anti pantulan satu lapis ini mengurangi kehilangan cahaya reflektif dari antara 4 persen hingga 6 persen untuk permukaan yang tidak dilapisi menjadi sekitar 1,5 hingga 2 persen untuk permukaan yang dilapisi, sehingga meningkatkan transmisi cahaya keseluruhan untuk instrumen yang dilapisi seluruhnya sekitar 70 persen, yang, mengingat pengurangan flare yang menurunkan kualitas gambar, merupakan peningkatan yang luar biasa.
Lapisan Anti-Refleksi Multi-Lapisan
Kelemahan utama dari pelapis satu lapis, yang masih banyak digunakan, adalah bahwa pelapis tersebut hanya bekerja dengan baik untuk panjang gelombang (warna) cahaya tertentu dimana ketebalan lapisan sama dengan seperempat panjang gelombang. Kekurangan ini pada akhirnya mengarah pada pengembangan lapisan broadband multi-lapisan yang mampu secara efisien mengurangi kehilangan cahaya reflektif pada rentang panjang gelombang yang luas. Lapisan multi-lapisan terbaik saat ini dapat mengurangi hilangnya cahaya reflektif hingga dua per sepuluh persen pada setiap permukaan udara-ke-kaca.
Perkenalan saya dengan pelapis multi-lapis terjadi pada tahun 1971 ketika Pentax mulai menggunakan "Super Multicoating" pada lensa kamera, yang hampir menghilangkan gambar menyala dan berbayang saat memotret subjek dengan cahaya latar terang. Produsen optik olahraga agak lambat dalam mengikuti perkembangan ini, dan baru pada tahun 1979 Carl Zeiss memperkenalkan Multicoating "T*", yang meningkatkan transmisi cahaya teropong Zeiss hingga sedikit di atas 90 persen, sekaligus meningkatkan kontras gambar. Alasan mengapa perlu waktu lama untuk beralih dari pelapisan satu lapis ke pelapisan broadband multi-lapisan saat ini adalah karena pelapisan broadband multi-lapisan saat ini, meskipun didasarkan pada prinsip ilmiah yang sama, sangatlah rumit, melibatkan beberapa lapisan tipis dari berbagai fluorida, oksida, dioksida, dan banyak lagi. dll. Seperti yang Anda duga, komputer memainkan peran utama dalam formulasi dan penerapan pelapis tersebut.
Meskipun transmisi cahaya secara keseluruhan terus meningkat, tingkat tertinggi yang saya kenal saat ini adalah sekitar 92 persen untuk teropong dan 95 persen untuk riflescopes, yang jauh di atas rata-rata untuk instrumen tersebut. Alasan utama mengapa riflescopes cenderung memiliki transmisi cahaya yang sedikit lebih baik daripada teropong adalah karena mereka menggunakan lensa erector sederhana daripada prisma rumit untuk pemasangan gambar.
Demikian pula, teropong prisma Porro cenderung memiliki transmisi cahaya yang lebih baik daripada teropong prisma atap dengan kualitas optik serupa. Pengecualian penting adalah teropong Carl Zeiss yang menggunakan prisma atap Abbe-Koenig dan bukan prisma atap tipe Pechan yang banyak digunakan, yang memiliki satu permukaan cermin (biasanya alumina atau perak) yang mana antara 4 dan 6 persen cahaya yang tersedia hilang selama internal. cerminan. (Dalam proses yang disebut "refleksi internal total", prisma Porro dan prisma atap Abbe-Koenig mendapatkan pantulan 100 persen pada semua permukaan internalnya, tanpa lapisan apa pun.) Solusi dari beberapa produsen terkemuka untuk masalah prisma Pechan adalah solusi multi-prisma khusus. lapisan pelapis reflektif yang mendapat pantulan 99,5 persen pada permukaan cermin.
Peringatan di sini adalah bahwa seseorang tidak boleh terlalu terbawa suasana dalam pencarian beberapa poin persentase tambahan transmisi cahaya. Pertimbangkan, misalnya, bahwa peningkatan transmisi cahaya sebesar 5 persen pada instrumen optik berperforma tinggi kira-kira sama dengan peningkatan kecepatan moncong sebesar 150 fps pada senapan magnum .300—Anda tidak akan pernah melihat perbedaannya.
Akankah transmisi cahaya 100 persen tercapai dalam optik olahraga? Seseorang tidak boleh mengatakan "tidak pernah", namun, selain memodifikasi hukum fisika, jawabannya hampir pasti tidak!
Warna Pelapis
Banyak yang percaya bahwa kualitas pelapis AR dapat ditentukan oleh warna cahaya yang dipantulkan dari permukaan. Mungkin saja, namun untuk melakukan hal tersebut dengan pasti memerlukan keahlian yang cukup besar. Warna yang terlihat bukanlah warna dari bahan pelapis itu sendiri, yang tidak berwarna, namun warna reflektif atau kombinasi warna reflektif dari panjang gelombang cahaya dimana lapisan tersebut paling tidak efektif. Misalnya, lapisan yang paling efektif pada panjang gelombang merah dan biru akan menghasilkan pantulan hijau. Sebaliknya, jika pelapisan paling efektif pada panjang gelombang hijau, pantulan akan berupa kombinasi merah dan biru, seperti magenta. Pantulan yang berasal dari lapisan tunggal magnesium fluorida biasanya berkisar dari biru pucat hingga ungu tua. Meskipun warna yang dipantulkan dari lapisan multi-lapis terbaru bisa berupa hampir semua warna pelangi, dengan warna berbeda yang muncul pada berbagai permukaan optik di seluruh sistem, pantulan putih terang (tidak berwarna) biasanya menunjukkan permukaan yang tidak dilapisi.
Meskipun tidak ilmiah, tes mandiri berikut ini untuk mengevaluasi lapisan AR bersifat mendidik dan informatif. Satu-satunya alat yang dibutuhkan hanyalah senter kecil atau, jika tidak ada, lampu di atas kepala. Caranya adalah dengan menyorotkan cahaya ke dalam lensa obyektif instrumen sehingga ketika melihat sepanjang pancaran sinar, Anda dapat melihat gambar cahaya yang dipantulkan dari berbagai permukaan udara-ke-kaca di dalam instrumen. (Catatan: Pantulan akan datang dari sisi dekat dan jauh lensa dan prisma.) Sekarang, berdasarkan informasi di atas, mengenai warna, Anda akan mendapatkan gambaran mengenai jenis pelapis yang digunakan dan, yang lebih penting, apakah ada lapisan yang digunakan. permukaannya tidak dilapisi.
Jenis Pelapis Lainnya
Karena kurangnya ruang untuk liputan mendalam tentang jenis pelapis optik lainnya, saya menawarkan ringkasan singkat berikut.
Lapisan koreksi fase (P):Dikembangkan oleh Carl Zeiss (siapa lagi?) dan diperkenalkan sebagai "P-coating" pada tahun 1988, pelapisan koreksi fase adalah yang terpenting kedua setelah pelapisan anti-pantulan pada instrumen prisma atap. Masalahnya (yang tidak ada pada prisma Porro) adalah gelombang cahaya yang dipantulkan dari permukaan atap yang berlawanan menjadi terpolarisasi secara elips sehingga menjadi setengah panjang gelombang yang tidak sefasa satu sama lain. Hal ini mengakibatkan interferensi destruktif dan penurunan kualitas gambar. Pelapis P mengatasi masalah ini dengan menghilangkan pergeseran fasa yang merusak.
Lapisan refleksi:Lapisan seperti cermin ini—yang efektivitasnya sering kali disebabkan oleh interferensi konstruktif—lebih sering digunakan dalam optik olahraga daripada yang diperkirakan. Contohnya meliputi: sebagian besar pengukur jarak laser dan beberapa teleskop senapan yang menggunakan pemecah sinar; pemandangan titik merah di mana lapisan dengan panjang gelombang tertentu digunakan untuk memantulkan gambar titik kembali ke mata penembak; dan, seperti yang telah dibahas sebelumnya, pada instrumen prisma atap dengan prisma Pechan.
Lapisan hidrofobik (anti air):Pola dasar lapisan anti air adalah lapisan Rainguard Bushnell yang melepaskan air dan tahan terhadap kabut eksternal. Saya menguji secara ekstensif lapisan Rainguard di iklim dingin di mana jika secara tidak sengaja menghirup lensa okuler akan mengaburkan pandangan seseorang terhadap target. Hasilnya adalah, meskipun saya dengan sengaja menghirup lensa objektif dan lensa okuler sehingga menyebabkan kabut atau embun beku, saya masih dapat melihat target dengan cukup baik untuk memotret.
Lapisan tahan abrasi:Kelemahan yang terus-menerus pada beberapa lapisan anti-pantulan adalah lapisan tersebut cenderung lunak sehingga mudah tergores. Untungnya, pelapis "tangguh" saat ini, meskipun masih belum digunakan secara universal, sangat meningkatkan daya tahan optik luar ruangan mulai dari kacamata hingga riflescopes. Lapisan terberat, sejauh ini, yang pernah saya uji adalah pada permukaan lensa eksternal Berlapis T pada riflescopes Titanium Black Diamond 30 mm milik Burris. Saya tidak dapat menggoresnya, bahkan dengan ujung pisau saku yang setajam silet. Yang terakhir ini tidak disarankan.
Sebutan Pelapisan
Istilah berikut sering digunakan oleh produsen optik untuk menggambarkan sejauh mana instrumen mereka dilindungi oleh lapisan AR.
Optik berlapis (C) berarti satu atau lebih permukaan dari satu atau lebih lensa telah dilapisi.
Dilapisi penuh (FC) berarti semua permukaan udara-ke-kaca telah menerima setidaknya satu lapisan lapisan anti-pantulan, dan ini bagus.
Multicoated (MC) berarti satu atau lebih permukaan dari satu atau lebih lensa telah menerima lapisan AR yang terdiri dari dua lapisan atau lebih. Bila digunakan oleh produsen ternama, sebutan ini biasanya menyiratkan bahwa salah satu atau kedua permukaan lensa bagian luar dilapisi banyak dan permukaan bagian dalam kemungkinan mempunyai lapisan satu lapis.
Multilapis penuh (FMC) berarti semua permukaan udara-ke-kaca harus diberi lapisan anti-pantulan multi-lapis, dan ini adalah yang terbaik.
Sayangnya, tidak semua pelapis AR dari jenis tertentu dibuat sama, dan beberapa bahkan mungkin palsu. Meskipun indah untuk dilihat, saya sangat skeptis mengenai nilai lapisan yang disebut "ruby", yang memantulkan sejumlah cahaya merah yang menyilaukan, membuat objek yang dilihat tampak hijau mengerikan. Ketika produsen terkemuka, seperti Carl Zeiss, Leica, Nikon dan Swarovski, mulai menggunakan ruby atau pelapis unik lainnya, saya akan mulai mempercayainya. Garis pertahanan pertama terhadap pelapis berkualitas rendah dan palsu adalah dengan membeli dari produsen yang memiliki rekam jejak kejujuran yang terbukti. Hal ini tidak berarti bahwa bahkan perusahaan-perusahaan terbaik sekalipun tidak terlalu menghebohkan lapisan milik mereka. Biasanya orang-orang periklananlah yang terbawa suasana.