Os ladrões de luz
Os spoilers que têm atormentado os usuários de óptica desde a invenção do primeiro telescópio de Galileu em 1610 são a absorção e os reflexos, que reduzem drasticamente a quantidade de luz utilizável que atinge os olhos do observador. Cada elemento óptico (lente individual, prisma ou espelho) absorve inevitavelmente parte da luz que passa por ele. Muito mais significativo, porém, é o fato de que uma pequena porcentagem da luz é refletida em cada superfície do ar para o vidro. Para ópticas não revestidas, esta “perda reflexiva” varia entre 4% e 6% por superfície, o que não parece tão ruim até você perceber que os instrumentos ópticos modernos têm de 10 a 16 dessas superfícies. O resultado líquido pode ser uma perda de luz de até 50%, o que é particularmente problemático em condições de pouca luz.
Mais sério, porém, é o fato de que a luz refletida não desaparece simplesmente, deixando uma imagem mais escura. Em vez disso, ele continua saltando de superfície em superfície dentro do instrumento, com parte da luz dessas segunda, terceira e quarta reflexões eventualmente saindo pelas pupilas de saída do instrumento e entrando nos olhos do observador. Essa luz espalhada é chamada de "flare" e é definida como "luz não formadora de imagem, concentrada ou difusa, que é transmitida através do sistema óptico". O resultado é um brilho velado ou nebuloso que obscurece os detalhes da imagem e reduz o contraste. Em casos extremos, pode até causar imagens fantasmas. Um exemplo extremo seria se você estivesse tentando jogar um jogo de vidro no lado sombreado de uma crista baixa, com a luz do sol brilhando por cima e entrando na lente objetiva do instrumento. (Nunca olhe diretamente para o sol, com ou sem óptica, pois isso pode causar sérios danos aos olhos.)
Revestimentos antirreflexo de camada única
A tão esperada solução para o problema da perda de luz reflexiva veio em meados da década de 1930, quando Alexandar Smakula, engenheiro da Carl Zeiss, desenvolveu e patenteou o "sistema de revestimento de lentes não refletivas Zeiss" (agora chamado de anti-reflexo ou revestimentos AR), que foi anunciado como "o desenvolvimento mais importante do século na ciência óptica". Logo depois disso, as necessidades militares da Segunda Guerra Mundial aceleraram o desenvolvimento do revestimento, que foi usado pelas forças Aliadas e do Eixo em instrumentos ópticos que vão desde óculos de campo (binóculos) até miras de bomba.
A teoria por trás dos revestimentos AR (veja a ilustração abaixo) é um conceito científico muito complicado. Na aplicação, consiste em um filme transparente, geralmente de fluoreto de magnésio MgF2, com um quarto de comprimento de onda de luz (cerca de seis milionésimos de polegada) de espessura, depositado, por bombardeio molecular, sobre uma superfície de vidro limpa. O desenvolvimento de um método para aplicação desse filme microscopicamente fino, feito em câmaras de vácuo, foi um grande triunfo tecnológico. Esses revestimentos antirreflexo de camada única reduziram a perda de luz refletiva de 4% a 6% para superfícies não revestidas para cerca de 1,5 a 2% para superfícies revestidas, aumentando assim a transmissão geral de luz para instrumentos totalmente revestidos em cerca de 70%, o que, considerando a redução concomitante no reflexo de degradação da imagem, foi uma melhoria notável.
Revestimentos antirreflexo multicamadas
Uma grande deficiência dos revestimentos de camada única, que ainda são amplamente utilizados, é que eles funcionam perfeitamente bem apenas para o comprimento de onda específico (cor) da luz, onde a espessura do revestimento é igual a um quarto do comprimento de onda. Esta deficiência eventualmente levou ao desenvolvimento de revestimentos de banda larga multicamadas capazes de reduzir eficientemente a perda de luz reflexiva em uma ampla faixa de comprimentos de onda. Os melhores revestimentos multicamadas atuais podem reduzir a perda de luz reflexiva para apenas dois décimos de um por cento em cada superfície ar-vidro.
Minha introdução aos revestimentos multicamadas ocorreu em 1971, quando a Pentax começou a usar seu "Super Multicoating" em lentes de câmeras, onde quase eliminou reflexos e imagens fantasmas ao fotografar assuntos com luz de fundo intensa. Os fabricantes de óticas esportivas demoraram um pouco para entrar no movimento, e foi somente em 1979 que a Carl Zeiss lançou seu Multicoating "T*", que aumentou a transmissão de luz dos binóculos Zeiss para pouco mais de 90 por cento, ao mesmo tempo que melhorou o contraste da imagem. A razão pela qual demorou tanto tempo para passar dos primeiros revestimentos de camada única aos atuais revestimentos multicamadas de banda larga foi porque estes últimos, embora baseados nos mesmos princípios científicos, são incrivelmente complicados, envolvendo várias camadas finas de vários fluoretos, óxidos, dióxidos, etc. Como seria de esperar, os computadores desempenham papéis importantes nas formulações e aplicações de tais revestimentos.
Embora a transmissão geral da luz continue a melhorar ligeiramente, os níveis mais elevados com os quais estou familiarizado atualmente são cerca de 92% para binóculos e 95% para miras telescópicas, que estão bem acima das médias para tais instrumentos. A principal razão pela qual os riflescópios tendem a ter transmissões de luz ligeiramente melhores do que os binóculos é porque eles usam lentes eretoras simples em vez de prismas complicados para a montagem da imagem.
Da mesma forma, os binóculos de prisma Porro tendem a ter melhor transmissão de luz do que os binóculos de prisma de telhado de qualidade óptica semelhante. Exceções notáveis são os binóculos Carl Zeiss que usam prismas de telhado Abbe-Koenig em vez dos amplamente usados prismas de telhado do tipo Pechan, que têm uma superfície espelhada (geralmente aluminizada ou prateada) onde entre 4 e 6 por cento da luz disponível é perdida durante o uso interno. reflexão. (Em um processo denominado "reflexão interna total", os prismas Porro e os prismas de telhado Abbe-Koenig obtêm 100% de reflexão em todas as suas superfícies internas, sem nenhum revestimento.) A solução de alguns fabricantes líderes para o problema do prisma Pechan são multi-especiais. camadas de revestimentos reflexivos que obtêm 99,5% de reflexão nas superfícies espelhadas.
A ressalva aqui é que não se deve se deixar levar pela busca por alguns pontos percentuais extras de transmissão de luz. Considere, por exemplo, que um ganho de 5% na transmissão de luz em um instrumento óptico de alto desempenho é aproximadamente igual a um ganho de 150 fps na velocidade inicial de um rifle magnum .300 – você nunca notará a diferença.
Será que algum dia será alcançada 100% de transmissão de luz na óptica esportiva? Nunca se deve dizer “nunca”, mas, além de modificar as leis da física, a resposta é quase certamente não!
Cores de revestimento
Muitos acreditam que a qualidade dos revestimentos AR pode ser determinada pela cor da luz refletida nas superfícies. Talvez, mas fazê-lo com alguma certeza requer conhecimentos consideráveis. A cor vista não é a do próprio material de revestimento, que é incolor, mas a cor reflexiva ou cores reflexivas combinadas dos comprimentos de onda da luz para os quais o revestimento é menos eficaz. Por exemplo, um revestimento que seja mais eficaz nos comprimentos de onda vermelho e azul produzirá um reflexo verde. Por outro lado, se o revestimento for mais eficaz nos comprimentos de onda verdes, o reflexo será alguma combinação de vermelho e azul, como magenta. Os reflexos provenientes de revestimentos de camada única de fluoreto de magnésio geralmente variam do azul claro ao roxo escuro. Embora as cores refletidas nos revestimentos multicamadas mais recentes possam ser quase todas as cores do arco-íris, com cores diferentes aparecendo em várias superfícies ópticas em todo o sistema, um reflexo branco brilhante (incolor) geralmente indica uma superfície não revestida.
Embora não seja científico, o teste "faça você mesmo" a seguir para avaliar revestimentos AR é educacional e informativo. A única ferramenta necessária é uma pequena lanterna ou, na falta dela, uma luz suspensa. O truque é direcionar a luz para a lente objetiva do instrumento para que, ao olhar ao longo do feixe, você possa ver imagens da luz refletida nas várias superfícies de ar para vidro dentro do instrumento. (Observação: a reflexão virá dos lados próximos e distantes das lentes e dos prismas.) Agora, com base nas informações acima, em relação à cor, você terá uma ideia sobre os tipos de revestimentos usados e, mais importante, se alguns as superfícies não são revestidas.
Outros tipos de revestimentos
Na falta de espaço para uma cobertura aprofundada dos outros tipos de revestimentos ópticos, ofereço os seguintes breves resumos.
Revestimentos de correção de fase (P):Desenvolvido pela Carl Zeiss (quem mais?) e introduzido como "revestimento P" em 1988, o revestimento de correção de fase perde em importância apenas para o revestimento anti-reflexo em instrumentos de prismas de teto. O problema (inexistente nos prismas de Porro) é que as ondas de luz refletidas nas superfícies opostas do telhado tornam-se elipticamente polarizadas, de modo a ficarem meio comprimento de onda fora de fase umas com as outras. Isso resulta em interferência destrutiva e subsequente deterioração da qualidade da imagem. Os revestimentos P corrigem o problema eliminando as mudanças de fase destrutivas.
Revestimentos de reflexão:Esses revestimentos espelhados - que muitas vezes devem sua eficácia à interferência construtiva - são usados com mais frequência em óptica esportiva do que se imagina. Os exemplos incluem: a maioria dos telêmetros a laser e os poucos riflescópios que empregam divisores de feixe; miras de ponto vermelho onde um revestimento específico de comprimento de onda é usado para refletir a imagem do ponto de volta ao olho do atirador; e, como discutido anteriormente, em instrumentos de prisma de telhado com prismas Pechan.
Revestimentos hidrofóbicos (repelentes à água):O arquétipo do revestimento repelente à água é o revestimento Rainguard da Bushnell, que repele a água e resiste ao embaçamento externo. Testei extensivamente o revestimento Rainguard em climas frios, onde respirar inadvertidamente na lente da ocular de um osciloscópio teria obscurecido a visão do alvo. O resultado foi que, mesmo quando eu respirava intencionalmente nas lentes objetiva e ocular, fazendo com que elas embaçassem ou congelassem, eu ainda conseguia ver os alvos bem o suficiente para atirar.
Revestimentos resistentes à abrasão:Uma deficiência persistente de alguns revestimentos antirreflexo é que eles tendem a ser macios e, portanto, arranham facilmente. Felizmente, os revestimentos “resistentes” de hoje, embora ainda não sejam usados universalmente, estão melhorando muito a durabilidade da ótica externa, desde óculos até miras telescópicas. O revestimento mais resistente, de longe, que testei está nas superfícies externas das lentes banhadas em T das miras telescópicas Black Diamond 30 mm Titanium da Burris. Não consegui arranhá-lo, nem mesmo com o fio de um canivete afiado. Este último não é recomendado.
Designações de revestimento
Os termos a seguir são frequentemente usados por fabricantes de óptica para descrever até que ponto seus instrumentos são protegidos por revestimentos AR.
Óptica revestida (C) significa que uma ou mais superfícies de uma ou mais lentes foram revestidas.
Totalmente revestido (FC) significa que todas as superfícies ar-vidro receberam pelo menos uma única camada de revestimento antirreflexo, o que é bom.
Multirrevestido (MC) significa que uma ou mais superfícies de uma ou mais lentes receberam um revestimento AR composto por duas ou mais camadas. Quando usada por fabricantes respeitáveis, esta designação geralmente implica que uma ou ambas as superfícies externas da lente são multirrevestidas e que as superfícies internas provavelmente possuem revestimentos de camada única.
Totalmente multirrevestido (FMC) significa que todas as superfícies ar-vidro deveriam ter recebido revestimentos antirreflexo multicamadas, o que é o melhor.
Infelizmente, nem todos os revestimentos AR de um determinado tipo são criados iguais e alguns podem até ser falsos. Por mais lindos que sejam de se ver, sou muito cético em relação ao valor dos chamados revestimentos "rubi", que refletem uma quantidade deslumbrante de luz vermelha, fazendo com que os objetos vistos pareçam horrivelmente verdes. Quando fabricantes líderes, como Carl Zeiss, Leica, Nikon e Swarovski, começarem a usar rubi ou outros revestimentos incomuns, começarei a acreditar neles. A primeira linha de defesa contra revestimentos inferiores e falsos é comprar de um fabricante com histórico comprovado de honestidade. Isso não quer dizer que mesmo as melhores empresas estejam acima de exaltar seu revestimento exclusivo. Geralmente são os publicitários que se deixam levar.