Was sind optische Filter?

Die optischen Filter ist ein Gerät, das selektiv Licht verschiedener Wellenlängen durchlässt, normalerweise ein flaches Glas- oder Kunststoffgerät im Strahlengang, das gebeizt ist oder eine Interferenzbeschichtung aufweist. Die optischen Eigenschaften von Filtern werden vollständig durch ihren Frequenzgang beschrieben, der angibt, dass die Amplitude und Phase jeder Frequenzkomponente des Eingangssignals durch den Filter verändert werden.

Optische Filter lassen selektiv Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich, also verschiedenen Farben, durch und blockieren den Rest der Welle. Sie können längere und kürzere Wellenlängen (Bandpass) normalerweise nur über lange Wellenlängen (Langpass), kurze Wellenlängen (Kurzpass) oder Wellenlängenbänder blockieren. Der Durchlassbereich kann schmaler oder breiter sein; Der Übergang zwischen maximalem und minimalem Spitzenwert kann scharf oder sanft sein.

Sie werden häufig in der Fotografie (wo gelegentlich Spezialeffektfilter und Absorptionsfilter verwendet werden), in vielen optischen Instrumenten und in der Farbbühnenbeleuchtung verwendet. In der Astronomie werden optische Filter verwendet, um die Lichtdurchlässigkeit in interessierenden Spektralbändern zu begrenzen, und Filter werden auch in Fluoreszenzanwendungen wie Fluoreszenzmikroskopie und Fluoreszenzspektroskopie benötigt.

Klassifizierung optischer Filter

Es kann auf verschiedene Arten hergestellt werden. Der Filter ist einer davon. Filter können auch aus Gas oder Lösung bestehen. Der Filter ist ein gemeinsamer Filter, der entsprechend den spektralen Eigenschaften in Durchlassfilter und Grenzfilter unterteilt ist; Die Spektralanalyse wird in Absorptionsfilter und Interferenzfilter unterteilt. Es wird hauptsächlich als Hilfsdispersion verwendet, beispielsweise in Gitterspektrometern, die als spektraler Pegelseparator verwendet werden, um spektrale Überlappungen niedrigerer Ordnung zu beseitigen. Der Monochromator nutzt einen Interferenzfilter, um Licht in einem sehr schmalbandigen Bereich zu trennen.

Absorptionsfilter

Absorptionsfilter bestehen in der Regel aus Glas, dem verschiedene anorganische oder organische Verbindungen zugesetzt sind. Diese Verbindungen absorbieren einige Wellenlängen des Lichts und lassen andere durch. Kunststoffen (normalerweise Polycarbonat oder Acryl) können auch Verbindungen zugesetzt werden, um Gelfilter herzustellen, die leichter und billiger als Filter auf Glasbasis sind.

Dichroitischer Filter (Interferenzfilter)

Dichroitische Filter (auch als „reflektive“, „Dünnschicht“- oder „Interferenz“-Filter bekannt) können durch Beschichten eines Glassubstrats mit einer Reihe optischer Beschichtungen hergestellt werden. Dichroitische Filter reflektieren normalerweise den unerwünschten Teil des Lichts und lassen den Rest durch.

Dichroitische Filter nutzen das Prinzip der Interferenz. Ihre Schichten bilden eine kontinuierliche Reihe reflektierender Hohlräume, die mit der gewünschten Wellenlänge in Resonanz stehen. Wenn sich Spitzen und Täler überlappen, werden andere Wellenlängen destruktiv eliminiert oder reflektiert.

Dichroitische Filter eignen sich besonders für präzise wissenschaftliche Arbeiten, da ihr präziser Farbbereich durch die Dicke und Ordnung der Beschichtung gesteuert werden kann. Sie sind meist deutlich teurer und empfindlicher als Absorptionsfilter. Sie können in Geräten wie dichroitischen Prismen für Kameras verwendet werden, um Lichtstrahlen in verschiedenfarbige Komponenten zu zerlegen.

Das Fabry-Perot-Interferometer basiert auf diesem Prinzip. Es verwendet zwei Spiegel, um einen Resonator zu erzeugen. Die Wellenlänge, die es durchläuft, ist ein Vielfaches der Resonanzfrequenz des Hohlraums. Eine weitere Variante ist ein transparenter Würfel oder eine transparente Faser, deren poliertes Ende einen Spiegel bildet, der auf eine bestimmte Wellenlänge abgestimmt ist. Diese werden üblicherweise zur Trennung von Kanälen in Telekommunikationsnetzen mithilfe von WDM über optische Langstreckenfasern verwendet.

Bandpassfilter

Bandpassfilter lassen nur ein Wellenlängenband durch und blockieren die anderen. Die Breite des Filters wird als der Wellenlängenbereich ausgedrückt, den er passieren darf, und kann von weit weniger als Ångström bis zu mehreren hundert Nanometern reichen. Dieser Filter kann durch die Kombination eines LP-Filters und eines SP-Filters hergestellt werden.

Beispiele für Bandpassfilter sind der Lyot-Filter und das Fabry-Perot-Interferometer. Die beiden Filter können auch zu abstimmbaren Filtern gemacht werden, sodass die zentrale Wellenlänge vom Benutzer ausgewählt werden kann. Bandpassfilter werden in der Astronomie häufig verwendet, um Menschen die Beobachtung von Spektrallinien mit Assoziationen zu erleichtern.

Kurzpassfilter

Ein Kurzpassfilter (SP) ist ein optischer Interferenz- oder Farbglasfilter, der längere Wellenlängen dämpft und kürzere Wellenlängen innerhalb des effektiven Bereichs des Zielspektrums (normalerweise im ultravioletten und sichtbaren Bereich) durchlässt. In der Fluoreszenzmikroskopie werden Kurzpassfilter häufig in dichroitischen Spiegeln und Anregungsfiltern eingesetzt.

Langpassfilter

Langpassfilter (LP) sind optische Interferenz- oder Farbglasfilter, die kürzere Wellenlängen dämpfen und längere Wellenlängen über den effektiven Bereich des Zielspektrums (ultraviolett, sichtbar oder infrarot) durchlassen. In der Fluoreszenzmikroskopie werden Langpassfilter häufig in chromatischen Spiegeln und Sperrfiltern (Emissionsfiltern) eingesetzt.

Filter werden durch Spektralbänder unterschieden

Filter sind unterteilt in:durch die Länge der Spektralverteilung(d. h. der Bereich des Spektrums):

UV-Filter

Filter für sichtbares Licht

Nahinfrarotfilter

Infrarotfilter

Ferninfrarotfilter

Der spektrale Wellenlängenbereich ist wie folgt:

UV-Filter 180–400 nm

Filter für sichtbares Licht 400–700 nm

Nahinfrarotfilter 700~3000 nm

Infrarotfilter 3000 nm ~ 10 um

Die Rolle von Filtern in der visuellen Bildgebung

1. Verbessern Sie die Farberkennung und Objektunterscheidung.

2. Erhöhen Sie den Kontrast, um die erforderlichen Funktionen besser erkennen zu können.

3. Verbessern Sie die Objektivauflösung durch Verkürzung des Wellenlängenbereichs der Bildgebung.

4, kann das helle Licht und die heißen Stellen beseitigen, die durch eine stark reflektierende Oberfläche entstehen

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