प्रकाश चोर
1610 में गैलीलियो की पहली दूरबीन के आविष्कार के बाद से ऑप्टिक्स उपयोगकर्ताओं को परेशान करने वाले स्पॉइलर अवशोषण और परावर्तन हैं, जो दर्शकों की आँखों तक पहुँचने वाले उपयोगी प्रकाश की मात्रा को नाटकीय रूप से कम कर देते हैं। प्रत्येक ऑप्टिकल तत्व (व्यक्तिगत लेंस, प्रिज्म या दर्पण) अनिवार्य रूप से अपने माध्यम से गुजरने वाले प्रकाश का कुछ हिस्सा अवशोषित करता है। हालाँकि, इससे भी अधिक महत्वपूर्ण तथ्य यह है कि प्रकाश का एक छोटा प्रतिशत प्रत्येक हवा से कांच की सतह से परावर्तित होता है। बिना लेपित ऑप्टिक्स के लिए, यह "परावर्तक हानि" प्रत्येक सतह पर 4 प्रतिशत से 6 प्रतिशत के बीच भिन्न होती है, जो तब तक बहुत बुरा नहीं लगता जब तक आपको यह एहसास न हो कि आधुनिक ऑप्टिकल उपकरणों में 10 से 16 ऐसी सतहें होती हैं। कुल परिणाम 50 प्रतिशत तक का प्रकाश नुकसान हो सकता है, जो कम रोशनी की स्थिति में विशेष रूप से परेशान करने वाला होता है।
हालाँकि, अधिक गंभीर तथ्य यह है कि परावर्तित प्रकाश धुंधली छवि छोड़कर गायब नहीं होता है। इसके बजाय, यह उपकरण के अंदर एक सतह से दूसरी सतह पर उछलता रहता है, इन दूसरे, तीसरे और चौथे प्रतिबिंबों से कुछ प्रकाश अंततः उपकरण की निकास पुतलियों के माध्यम से और दर्शक की आंखों में आता है। ऐसी बिखरी हुई रोशनी को "फ्लेयर" कहा जाता है और इसे "गैर-छवि-निर्माण प्रकाश, केंद्रित या फैला हुआ प्रकाश" के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो ऑप्टिकल सिस्टम के माध्यम से प्रसारित होता है। परिणाम एक छिपी हुई चमक या धुंधलापन है जो छवि विवरण को अस्पष्ट करता है और कंट्रास्ट को कम करता है। चरम मामलों में, यह भूत छवियों का कारण भी बन सकता है। एक चरम उदाहरण यह होगा कि यदि आप निचली चोटी के छायादार हिस्से पर ग्लास गेम देखने की कोशिश कर रहे हैं, जिसके ऊपर और उपकरण के ऑब्जेक्टिव लेंस में तेज धूप आ रही है। (कभी भी सीधे सूर्य की ओर न देखें, चाहे प्रकाशिकी के साथ या उसके बिना, क्योंकि इससे आंखों को गंभीर क्षति हो सकती है।)
एकल-परत प्रति-प्रतिबिंब कोटिंग्स
परावर्तक प्रकाश हानि की समस्या का लंबे समय से प्रतीक्षित समाधान 1930 के दशक के मध्य में आया जब कार्ल ज़ीस इंजीनियर अलेक्जेंडर स्माकुला ने "ज़ीस नॉन-रिफ्लेक्टिंग लेंस कोटिंग सिस्टम" (जिसे अब एंटी-रिफ्लेक्शन या एआर कोटिंग्स कहा जाता है) विकसित और पेटेंट कराया, जिसे इसे "ऑप्टिकल विज्ञान में सदी का सबसे महत्वपूर्ण विकास" घोषित किया गया था। इसके तुरंत बाद द्वितीय विश्व युद्ध की सैन्य जरूरतों ने कोटिंग के विकास को गति दी, जिसका उपयोग मित्र देशों और धुरी सेनाओं दोनों द्वारा फील्ड ग्लास (दूरबीन) से लेकर बम दृष्टि तक के ऑप्टिकल उपकरणों में किया गया था।
एआर कोटिंग्स के पीछे का सिद्धांत (नीचे चित्रण देखें) एक बहुत ही जटिल वैज्ञानिक अवधारणा है। अनुप्रयोग में इसमें एक पारदर्शी फिल्म होती है, जो आमतौर पर मैग्नीशियम फ्लोराइड एमजीएफ2 की होती है, जो प्रकाश की तरंग दैर्ध्य का एक-चौथाई (एक इंच का लगभग छह मिलियनवां हिस्सा) मोटी होती है, जो एक साफ कांच की सतह पर आणविक बमबारी द्वारा जमा की जाती है। ऐसी सूक्ष्मदर्शी रूप से पतली फिल्म लगाने की एक विधि विकसित करना, जो निर्वात कक्षों में किया जाता है, एक महान तकनीकी विजय थी। इस सिंगल-लेयर एंटी-रिफ्लेक्शन कोटिंग्स ने बिना लेपित सतहों के लिए परावर्तक प्रकाश हानि को 4 प्रतिशत से 6 प्रतिशत के बीच घटाकर लेपित सतहों के लिए लगभग 1.5 से 2 प्रतिशत कर दिया, इस प्रकार, पूरी तरह से लेपित उपकरणों के लिए समग्र प्रकाश संचरण में लगभग 70 प्रतिशत की वृद्धि हुई, जो, छवि-घटाने वाली चमक में कमी के साथ-साथ, एक उल्लेखनीय सुधार था।
मल्टी-लेयर एंटी-रिफ्लेक्शन कोटिंग्स
सिंगल-लेयर कोटिंग्स की एक बड़ी कमी, जो अभी भी व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, यह है कि वे केवल प्रकाश की विशिष्ट तरंगदैर्ध्य (रंग) के लिए पूरी तरह से काम करती हैं, जहाँ कोटिंग की मोटाई तरंगदैर्ध्य के एक-चौथाई के बराबर होती है। इस कमी के कारण अंततः बहु-परत ब्रॉडबैंड कोटिंग्स का विकास हुआ जो तरंगदैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला पर परावर्तक प्रकाश हानि को कुशलतापूर्वक कम करने में सक्षम हैं। आज की सबसे अच्छी बहु-परत कोटिंग्स प्रत्येक हवा से कांच की सतह पर परावर्तक प्रकाश हानि को एक प्रतिशत के दो-दसवें हिस्से तक कम कर सकती हैं।
मल्टी-लेयर कोटिंग्स से मेरा परिचय 1971 में हुआ जब पेंटाक्स ने कैमरा लेंस पर "सुपर मल्टीकोटिंग" का उपयोग करना शुरू किया, जहां इसने चमकदार बैकलिट विषयों की तस्वीरें खींचते समय चमकती और भूत छवियों को लगभग समाप्त कर दिया। स्पोर्ट्स ऑप्टिक्स निर्माता बैंडबाजे पर थोड़ा धीमे थे, और 1979 तक ऐसा नहीं हुआ था कि कार्ल ज़ीस ने अपनी "टी*" मल्टीकोटिंग पेश की, जिसने ज़ीस दूरबीन के प्रकाश संचरण को 90 प्रतिशत से थोड़ा अधिक बढ़ा दिया, साथ ही साथ छवि कंट्रास्ट में सुधार किया। पहली सिंगल-लेयर कोटिंग से आज की मल्टी-लेयर ब्रॉडबैंड कोटिंग तक पहुंचने में इतना समय लगने का कारण यह था कि बाद वाली, हालांकि समान वैज्ञानिक सिद्धांतों पर आधारित हैं, अविश्वसनीय रूप से जटिल हैं, जिसमें विभिन्न फ्लोराइड, ऑक्साइड, डाइऑक्साइड की कई पतली परतें शामिल हैं। आदि। जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, कंप्यूटर ऐसे कोटिंग्स के निर्माण और अनुप्रयोगों में प्रमुख भूमिका निभाते हैं।
हालाँकि समग्र प्रकाश संचरण में थोड़ा सुधार जारी है, उच्चतम स्तर जिससे मैं वर्तमान में परिचित हूँ, दूरबीन के लिए लगभग 92 प्रतिशत और राइफलस्कोप के लिए 95 प्रतिशत है, जो ऐसे उपकरणों के औसत से काफी ऊपर है। राइफ़लस्कोप में दूरबीन की तुलना में थोड़ा बेहतर प्रकाश संचरण होने का प्राथमिक कारण यह है कि वे छवि निर्माण के लिए जटिल प्रिज्म के बजाय सरल इरेक्टर लेंस का उपयोग करते हैं।
इसी तरह, पोरो प्रिज्म दूरबीन में समान ऑप्टिकल गुणवत्ता वाले रूफ प्रिज्म दूरबीन की तुलना में बेहतर प्रकाश संचरण होता है। उल्लेखनीय अपवाद कार्ल ज़ीस दूरबीन हैं जो व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले पेचन-प्रकार छत प्रिज्म के बजाय एब्बे-कोएनिग छत प्रिज्म का उपयोग करते हैं, जिसमें एक दर्पण (आमतौर पर एल्यूमिनाइज्ड या सिल्वरड) सतह होती है, जहां उपलब्ध प्रकाश का 4 से 6 प्रतिशत आंतरिक के दौरान खो जाता है। प्रतिबिंब। ("पूर्ण आंतरिक परावर्तन" नामक प्रक्रिया में, पोरो प्रिज्म और एब्बे-कोएनिग रूफ प्रिज्म बिना किसी कोटिंग के अपनी सभी आंतरिक सतहों पर 100 प्रतिशत प्रतिबिंब प्राप्त करते हैं।) पेचन-प्रिज्म समस्या के लिए कुछ अग्रणी निर्माताओं के समाधान विशेष बहु- हैं परत परावर्तक कोटिंग्स जो दर्पण वाली सतहों पर 99.5 प्रतिशत प्रतिबिंब प्राप्त करती हैं।
यहां चेतावनी यह है कि किसी को प्रकाश संचरण के कुछ अतिरिक्त प्रतिशत बिंदुओं की तलाश में बहुत अधिक नहीं बह जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, विचार करें कि एक उच्च-प्रदर्शन वाले ऑप्टिकल उपकरण में प्रकाश संचरण में 5 प्रतिशत का लाभ लगभग .300 मैग्नम राइफल में थूथन वेग में 150 एफपीएस के लाभ के बराबर है - आपको अंतर कभी नजर नहीं आएगा।
क्या स्पोर्ट्स ऑप्टिक्स में कभी 100 प्रतिशत प्रकाश संचरण हासिल किया जा सकेगा? किसी को कभी भी "कभी नहीं" नहीं कहना चाहिए, लेकिन, भौतिकी के नियमों को संशोधित करने के अलावा, उत्तर लगभग निश्चित रूप से नहीं है!
कोटिंग के रंग
कई लोगों का मानना है कि AR कोटिंग्स की गुणवत्ता सतहों से परावर्तित प्रकाश के रंग से निर्धारित की जा सकती है। शायद, लेकिन किसी भी निश्चितता के साथ ऐसा करने के लिए काफी विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है। देखा गया रंग कोटिंग सामग्री का नहीं है, जो रंगहीन है, बल्कि प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के परावर्तक रंग या संयुक्त परावर्तक रंग हैं, जिनके लिए कोटिंग सबसे कम प्रभावी है। उदाहरण के लिए, एक कोटिंग जो लाल और नीले तरंग दैर्ध्य में सबसे अधिक प्रभावी है, वह एक हरे रंग का प्रतिबिंब उत्पन्न करेगी। इसके विपरीत, यदि कोटिंग हरे रंग की तरंग दैर्ध्य में सबसे अधिक प्रभावी है, तो प्रतिबिंब लाल और नीले रंग का कुछ संयोजन होगा, जैसे कि मैजेंटा। मैग्नीशियम फ्लोराइड की एकल-परत कोटिंग्स से आने वाले प्रतिबिंब आमतौर पर हल्के नीले से गहरे बैंगनी रंग के होते हैं। जबकि नवीनतम बहु-परत कोटिंग्स से परावर्तित रंग इंद्रधनुष के लगभग किसी भी रंग के हो सकते हैं, पूरे सिस्टम में विभिन्न ऑप्टिकल सतहों पर अलग-अलग रंग दिखाई देते हैं, एक चमकदार सफेद (रंगहीन) प्रतिबिंब आमतौर पर एक बिना कोटिंग वाली सतह को इंगित करता है।
यद्यपि अवैज्ञानिक, AR कोटिंग्स के मूल्यांकन के लिए निम्नलिखित स्वयं-करें परीक्षण शैक्षिक और जानकारीपूर्ण दोनों है। इसके लिए केवल एक छोटी टॉर्च या, उसके अभाव में, एक ओवरहेड लाइट की आवश्यकता होती है। चाल यह है कि प्रकाश को उपकरण के ऑब्जेक्टिव लेंस में चमकाया जाए ताकि जब आप किरण के साथ देखें तो आप उपकरण के भीतर विभिन्न हवा-से-कांच की सतहों से परावर्तित प्रकाश की छवियाँ देख सकें। (नोट: परावर्तन लेंस और प्रिज्म के निकट और दूर दोनों तरफ से आएगा।) अब, रंग के संबंध में उपरोक्त जानकारी के आधार पर, आपको उपयोग की जाने वाली कोटिंग्स के प्रकारों के बारे में कुछ विचार मिलेंगे और, सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि क्या कुछ सतहें बिना कोटिंग वाली हैं।
अन्य प्रकार की कोटिंग्स
अन्य प्रकार की ऑप्टिकल कोटिंग्स की गहन कवरेज के लिए जगह की कमी के कारण, मैं निम्नलिखित संक्षिप्त सारांश प्रस्तुत करता हूँ।
चरण-सुधार (पी) कोटिंग्स:कार्ल ज़ीस (और कौन?) द्वारा विकसित और 1988 में "पी-कोटिंग" के रूप में पेश किया गया, चरण-सुधार कोटिंग छत के प्रिज्म उपकरणों में एंटी-रिफ्लेक्शन कोटिंग के बाद दूसरे स्थान पर है। समस्या (पोरो प्रिज्म में अस्तित्वहीन) यह है कि विपरीत छत की सतहों से परावर्तित होने वाली प्रकाश तरंगें अण्डाकार रूप से ध्रुवीकृत हो जाती हैं ताकि एक-दूसरे के साथ चरण से आधी तरंग दैर्ध्य हो। इसके परिणामस्वरूप विनाशकारी हस्तक्षेप होता है और बाद में छवि गुणवत्ता में गिरावट आती है। पी-कोटिंग्स विनाशकारी चरण बदलावों को समाप्त करके समस्या को ठीक करती हैं।
परावर्तन कोटिंग्स:ये दर्पण जैसी कोटिंग्स - जो अक्सर रचनात्मक हस्तक्षेप के कारण अपनी प्रभावशीलता का कारण बनती हैं - खेल प्रकाशिकी में जितना कोई सोच सकता है उससे अधिक बार उपयोग किया जाता है। उदाहरणों में शामिल हैं: अधिकांश लेजर रेंजफाइंडर और कुछ राइफलस्कोप जो बीमस्प्लिटर का उपयोग करते हैं; लाल-बिंदु दृश्य जहां निशानेबाज की आंख पर बिंदु की छवि को प्रतिबिंबित करने के लिए तरंग दैर्ध्य-विशिष्ट कोटिंग का उपयोग किया जाता है; और, जैसा कि पहले चर्चा की गई है, पेचन प्रिज्म के साथ छत के प्रिज्म उपकरणों में।
हाइड्रोफोबिक (जल प्रतिरोधी) कोटिंग्स:जल-विकर्षक कोटिंग का मूलरूप बुशनेल की रेनगार्ड कोटिंग है जो पानी बहाती है और बाहरी फॉगिंग का प्रतिरोध करती है। मैंने ठंडी जलवायु में रेनगार्ड कोटिंग का बड़े पैमाने पर परीक्षण किया, जहां अनजाने में स्कोप के ऐपिस लेंस पर सांस लेने से लक्ष्य का दृश्य अस्पष्ट हो जाता। परिणाम यह हुआ कि, जब मैंने जानबूझकर ऑब्जेक्टिव और ऐपिस दोनों लेंसों पर सांस ली, जिससे या तो कोहरा छा गया या ठंढा हो गया, तब भी मैं लक्ष्य को शूट करने के लिए पर्याप्त रूप से देख सका।
घर्षण प्रतिरोधी कोटिंग्स:कुछ एंटी-रिफ्लेक्शन कोटिंग्स की लगातार कमी यह है कि वे नरम होते हैं और इसलिए आसानी से खरोंच जाते हैं। शुक्र है, आज की "कठिन" कोटिंग्स, हालांकि अभी भी सार्वभौमिक रूप से उपयोग नहीं की जाती हैं, चश्मे से लेकर राइफलस्कोप तक के आउटडोर ऑप्टिक्स के स्थायित्व में काफी सुधार कर रही हैं। अब तक की सबसे कठिन कोटिंग, जिसका मैंने परीक्षण किया है, वह ब्यूरिस के ब्लैक डायमंड 30 मिमी टाइटेनियम राइफलस्कोप की टी-प्लेटेड बाहरी लेंस सतहों पर है। मैं इसे तेज़ धार वाले पॉकेटनाइफ़ की धार से भी खरोंच नहीं सका। बाद वाले की अनुशंसा नहीं की जाती है.
कोटिंग पदनाम
ऑप्टिक्स निर्माताओं द्वारा अक्सर निम्नलिखित शब्दों का उपयोग यह बताने के लिए किया जाता है कि उनके उपकरण एआर कोटिंग्स द्वारा किस हद तक संरक्षित हैं।
लेपित प्रकाशिकी (सी) का अर्थ है कि एक या अधिक लेंस की एक या अधिक सतहों को लेपित किया गया है।
पूर्णतया लेपित (एफसी) का अर्थ है कि सभी वायु-से-कांच सतहों पर कम से कम एक परत प्रति-परावर्तन कोटिंग की है, जो अच्छी बात है।
मल्टीकोटेड (एमसी) का मतलब है कि एक या एक से अधिक लेंसों की एक या अधिक सतहों पर दो या दो से अधिक परतों वाली एआर कोटिंग प्राप्त हुई है। जब प्रतिष्ठित निर्माताओं द्वारा उपयोग किया जाता है, तो यह पदनाम आमतौर पर यह दर्शाता है कि एक या दोनों बाहरी लेंस सतहें मल्टीकोटेड हैं और आंतरिक सतहों पर संभवतः एकल-परत कोटिंग होती है।
पूरी तरह से मल्टीकोटेड (एफएमसी) का मतलब है कि सभी हवा से कांच की सतहों पर मल्टी-लेयर एंटी-रिफ्लेक्शन कोटिंग होनी चाहिए, जो सबसे अच्छा है।
दुर्भाग्य से, किसी दिए गए प्रकार की सभी एआर कोटिंग्स समान नहीं बनाई जाती हैं, और कुछ फर्जी भी हो सकती हैं। देखने में भले ही वे सुंदर हों, मैं तथाकथित "रूबी" कोटिंग्स के मूल्य के बारे में बहुत संशय में हूं, जो लाल रोशनी की चमकदार मात्रा को प्रतिबिंबित करते हैं, जिससे देखी गई वस्तुएं भयानक हरे रंग की दिखाई देती हैं। जब कार्ल जीस, लीका, निकॉन और स्वारोवस्की जैसे अग्रणी निर्माता रूबी या अन्य ऑफबीट कोटिंग्स का उपयोग करना शुरू कर देंगे, तो मैं उन पर विश्वास करना शुरू कर दूंगा। घटिया और फर्जी कोटिंग्स के खिलाफ बचाव की पहली पंक्ति ईमानदारी के सिद्ध ट्रैक रिकॉर्ड वाले निर्माता से खरीदना है। इसका मतलब यह नहीं है कि सबसे अच्छी कंपनियाँ भी अपनी मालिकाना कोटिंग का प्रचार करने से ऊपर हैं। आमतौर पर विज्ञापन देने वाले लोग ही बहक जाते हैं।